VI.3. Мировой океан. Влияние деятельности человека 1 глава

VI.3.1. Основные геоэкологические особенности океанов и морей

Главная особенность Мирового океана – его огромные, подавляющие размеры. Широко известно избитое, но тем не менее верное замечание о том, что наша планета должна бы называться не Земля, а Океан. В самом деле, Мировой океан занимает 361 млн. кв. км, или 71 % всей поверхности планеты. Важнейшее глобальное следствие такого соотношения суши и моря - в его влиянии на водный и тепловой баланс Земли. Около 10 % солнечной радиации, поглощенной поверхностью океана, расходуется на нагревание воды и турбулентный обмен теплом между поверхностными слоями воды и нижними слоями атмосферы, остальные же 90 % затрачиваются на испарение. Таким образом, испарение с поверхности океана является как главным источником воды в глобальном гидрологическом цикле, так и, вследствие высокой скрытой теплоты испарения воды, важным компонентом глобального теплового баланса.

Масса океана составляет 94% массы гидросферы. Мировой океан – важнейший регулятор потоков в глобальном гидрологическом цикле: его объем велик по сравнению с любой составляющей цикла, средняя продолжительность обмена воды в океане весьма значительна, составляя 3000 лет.

Ïîâåðõíîñòíàÿ çîíà îêåàíà (ãëóáèíîé 0–200 ì) îáëàäàåò âåñüìà çíà÷èòåëüíîé òåïëîåìêîñòüþ è íàèáîëüøåé ñðåäè ãåîñôåð òåïëîâîé èíåðöèåé. Îíà èãðàåò âàæíåéøóþ ðîëü â ôîðìèðîâàíèè òåêóùåãî êëèìàòà ïëàíåòû, åãî ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ è èçìåí÷èâîñòè âî âðåìåíè. Âîçäåéñòâèå âåòðà íà âåðõíèé ñëîé âîäû îïðåäåëÿåò îñíîâíûå ÷åðòû îêåàíè÷åñêîé öèðêóëÿöèè â ïîâåðõíîñòíîé çîíå. Öèðêóëÿöèÿ îêåàíà îáåñïå÷èâàåò ãëîáàëüíîå ïåðåðàñïðåäåëåíèå энергии из экваториальных зон к полюсам. Поверхностная зона океана – важнейший компонент климатической системы, принимающий активное участие в формировании среднего годового климата, его изменений от года к году, а также и его колебаний в масштабе десятилетий и столетий.

Внешние воздействия на океан осуществляются почти исключительно посредством воздействия на него атмосферы, благодаря потокам тепла, пресной воды и количества движения у поверхности океана. Таким образом, эволюция климата и эволюция океана взаимосвязаны.

Ãëóáîêèå çîíû îêåàíà â ãîðàçäî ìåíüøåé ñòåïåíè, ÷åì ïîâåðõíîñòíûå çîíû, ïîä÷èíÿþòñÿ çàêîíó ãåîãðàôè÷åñêîé çîíàëüíîñòè, à ÷àùå è âîâñå íå ïîä÷èíÿþòñÿ. Îñíîâíûå ãëóáèííûå è ïðèäîííûå ïîòîêè âîäû ôîðìèðóþòñÿ â ïîëÿðíûõ îáëàñòÿõ è íàïðàâëåíû âíà÷àëå ê ïðîòèâîïîëîæíûì ïîëþñàì (ðèñ. 15). Áîëüøåå èëè ìåíüøåå èõ ó÷àñòèå â ïðèðîäíûõ ïðîöåññàõ ó ïîâåðõíîñòè îêåàíà è èçìåíåíèå ñòåïåíè ýòîãî ó÷àñòèÿ – âàæíåéøèé ôàêòîð èçìåíåíèÿ îñíîâíûõ ÷åðò ýêîñôåðû.

Глубинная (глубиной 2000–4000 м) и придонная (глубже 4000 м) зоны Мирового океана составляют 64% всего его объема. Температура воды в этих зонах от 3°С и менее. Средняя температура всей массы Мирового океана всего лишь около 4°С благодаря холодным глубинной и придонной толще. Вертикальная циркуляция океанических вод под влиянием разности плотности воды вследствие различий в ее температуре и солености вызывает перемещение вод с поверхности в глубинные слои, где она может оказаться изолированной от атмосферных воздействий, сохраняя теплозапас в течение тысячелетий и более. Высвобождение или, наоборот, накопление такого теплозапаса может оказаться решающим в долговременных изменениях климата.

Íèçêàÿ òåìïåðàòóðà Ìèðîâîãî îêåàíà è åãî îãðîìíàÿ òåïëîâàÿ èíåðöèÿ èãðàþò âàæíåéøóþ ïàëåîãåîãðàôè÷åñêóþ ðîëü. Ãëóáèííûå ñëîè ýòî íå òîëüêî äîëãîñðî÷íûé òåïëîðåãóëÿòîð ñèñòåìû Çåìëÿ. Óñèëåíèå èëè îñëàáëåíèå òåïëîîáìåíà ìåæäó ãëóáèííûìè ñëîÿìè îêåàíà è åãî ïîâåðõíîñòüþ èãðàåò, ïî-âèäèìîìó, ðåøàþùóþ ðîëü â ãëóáîêèõ è äîëãîñðî÷íûõ ïðåîáðàçîâàíèÿõ êëèìàòà Çåìëè è, ñîîòâåòñòâåííî, â èçìåíåíèÿõ åå ëàíäøàôòîâ. Ïðè ýòîì èçìåíåíèÿ òåïëîîáìåíà ãëóáèííûõ ìàññ îêåàíà ñ ïîâåðõíîñòíûìè, à òàêæå è ðàñïðåäåëåíèå ïîâåðõíîñòíûõ òå÷åíèé ìîãóò èçìåíÿòüñÿ â òå÷åíèå äåñÿòêîâ ëåò, òî åñòü ÷ðåçâû÷àéíî áûñòðî, ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå ðàç-

Ðèñ. 15. Îñíîâíûå ãëóáèííûå òå÷åíèÿ Ìèðîâîãî îêåàíà

ìåðû Ìèðîâîãî îêåàíà (ðèñ. 16), ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê ñòîëü æå áûñòðîìó èçìåíåíèþ ïðèðîäíîé îáñòàíîâêè.

Ìèðîâîé îêåàí ýòî òàêæå è îãðîìíûé àêêóìóëÿòîð âåùåñòâ, ñîäåðæàùèé èõ â ðàñòâîðåííîì âèäå â êîëè÷åñòâå îêîëî 50·10¹⁵ ò. (Íàïîìíèì, ÷òî ñðåäíÿÿ êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ â ìîðñêîé âîäå, èëè åå ñîëåíîñòü, – 35 ã/ë.) Ñîëåíîñòü âîäû èçìåíÿåòñÿ â ïðîñòðàíñòâå, íî åå õèìè÷åñêèé ñîñòàâ (â %% îò öåëîãî) îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì. Åæåãîäíûé ïðèòîê ñîëåé â îêåàí ïðèìåðíî íà ñåìü ïîðÿäêîâ (â 10⁷ ðàç) ìåíüøå èõ ñîäåðæàíèÿ â îêåàíå. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî èãðàåò çíà÷èòåëüíóþ ðîëü â ñòàáèëèçàöèè áèîãåîõèìè÷åñêèõ öèêëîâ è ýêîñôåðû â öåëîì.

Îêåàí ñîäåðæèò îêîëî 4·10¹² ò óãëåðîäà â ðàñòâîðå, â âèäå âçâåñåé è â æèâûõ ôîðìàõ. Íà ñóøå, â æèâûõ îðãàíèçìàõ, ïî÷âàõ è ðàñïàäàþùåìñÿ îðãàíè÷åñêîì âåùåñòâå, óãëåðîäà ïðèìåðíî â 20 ðàç ìåíüøå. Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå óñëîâèÿ â îêåàíå è âçàèìîäåéñòâèå ñ íèìè ìîðñêîé áèîòû ïðåäîïðåäåëÿþò ðåàêöèþ îêåàíà íà èçìåíåíèå êîíöåíòðàöèè óãëåêèñëîãî ãàçà â àòìîñôåðå. Óãëåêèñëûé ãàç èç àòìîñôåðû ðàñòâîðÿåòñÿ â âîäå èëè ïîãëîùàåòñÿ èç íåå ïëàíêòîíîì â ïðîöåññå îáðàçîâàíèÿ ïåðâè÷íîé ïðîäóêöèè (ôîòîñèíòåçà). Ýòîò

Ðèñ. 16. Èçìåíåíèÿ â ðàñïîëîæåíèè ôðîíòà õîëîäíûõ âîä â Ñåâåðíîé Àòëàíòèêå

ïðîöåññ íóæäàåòñÿ â ñîëíå÷íîì ñâåòå, óãëåêèñëîì ãàçå â âîäå è ðàñòâîðåííûõ áèîãåííûõ âåùåñòâàõ (ñîåäèíåíèÿõ àçîòà, ôîñôîðà è äðóãèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ). Ëèìèòèðóþùèì ôàêòîðîì îáû÷íî áûâàþò áèîãåííûå âåùåñòâà.

Ïåðâè÷íàÿ ïðîäóêöèÿ îáðàçóåòñÿ â âåðõíèõ, õîðîøî îñâåùåííûõ ñëîÿõ âîäû, êóäà áèîãåíû ïîñòóïàþò èëè èç ïëàíêòîíà, îòìèðàþùåãî íà òåõ æå ãëóáèíàõ, èëè æå ñ ñóøè è àòìîñôåðû. Ïðè îòìèðàíèè ïëàíêòîíà ñîäåðæàùèå óãëåðîä îñòàòêè îïóñêàþòñÿ â õîëîäíûå ãëóáèííûå ñëîè îêåàíà è íà äíî.  êîíöå êîíöîâ ýòîò óãëåðîä íà çíà÷èòåëüíîé ãëóáèíå ïðåâðàùàåòñÿ áàêòåðèÿìè â ðàñòâîðèìóþ íåîðãàíè÷åñêóþ ôîðìó, à ìàëàÿ åãî ÷àñòü îòëàãàåòñÿ â âèäå äîííûõ îñàäêîâ.

Ýòîò ïðîöåññ, èíîãäà íàçûâàåìûé “áèîëîãè÷åñêèé íàñîñ”, ÷ðåçâû÷àéíî ñëîæåí. Áèîëîãè÷åñêèé íàñîñ óìåíüøàåò êîíöåíòðàöèþ óãëåêèñëîãî ãàçà â âåðõíåì ñëîå îêåàíà, à òàêæå è â àòìîñôåðå, è óâåëè÷èâàåò îáùåå ñîäåðæàíèå óãëåðîäà â ãëóáèííîé è ïðèäîííîé çîíàõ îêåàíà. Áèîãåîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû, ñâÿçàííûå ñ ïîãëîùåíèåì óãëåêèñëîãî ãàçà, ïðîèñõîäÿò ïðåèìóùåñòâåííî â ïîâåðõíîñòíîé çîíå îêåàíà, òîãäà êàê ãëóáèííàÿ è ïðèäîííàÿ çîíû èãðàþò âàæíåéøóþ ðîëü â äîëãîñðî÷íîé àêêóìóëÿöèè óãëåðîäà. Ïðîöåññ èíòåíñèâíî èçó÷àåòñÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ, íî ïîêà âñå æå ïîíÿò íåäîñòàòî÷íî.

VI.3.2. Äåÿòåëüíîñòü ÷åëîâåêà,

âëèÿþùàÿ íà ñîñòîÿíèå îêåàíîâ è ìîðåé

Äåÿòåëüíîñòü ÷åëîâåêà, âûçûâàþùàÿ èçìåíåíèå ãëîáàëüíîãî êëèìàòà, äîëæíà âëèÿòü êàê íà ñîñòîÿíèå îêåàíè÷åñêîãî çâåíà ãèäðîñôåðû, òàê è íà åãî âçàèìîñâÿçè ñ äðóãèìè ãåîñôåðàìè. Îäíàêî, áëàãîäàðÿ î÷åíü áîëüøîé êîíñåðâàòèâíîñòè Ìèðîâîãî îêåàíà, ìîæíî íàäåÿòüñÿ, ÷òî åãî àíòðîïîãåííûå èçìåíåíèÿ îñòàíóòñÿ íåçíà÷èòåëüíûìè â òå÷åíèå âñåãî ïåðèîäà ïåðåõîäà ê ñîñòîÿíèþ óñòîé÷èâîãî ðàçâèòèÿ. Ýòà îáùàÿ, â öåëîì îïòèìèñòè÷åñêàÿ îöåíêà íå èñêëþ÷àåò êàòàñòðîôè÷åñêèõ àíòðîïîãåííûõ ñèòóàöèé íà îòäåëüíûõ àêâàòîðèÿõ èëè êàñàþùèõñÿ ñïåöèôè÷åñêèõ âîïðîñîâ.