logo
logo

Как-то в раннем детстве, сидя у пруда, я наблюдал за юркими головастиками. И вдруг увидел огромного паука, который, к величайшему моему удивлению, стоял на своих тонких и длинных ножках... прямо на воде и не проваливался. Мы, казалось, оба замерли: я, раскрыв рот, пытался осмыслить увиденное, паук же, очевидно, созерцал мир со своих «исследовательских» позиций. Вдруг мы оба вздрогнули: паук сорвался с места и быстро побежал, я же вздрогнул оттого, что паук побежал по воде, «аки посуху». Способность паука бегать по воде, когда я точно знал, что по воде бегать никто не может, меня тогда буквально поразила. Казалось, что этому нет объяснений, это просто чудо!

Уже будучи школьником, я узнал об удивительных свойствах верхней пленки воды. И я уже демонстрировал своей маме школьные опыты с иглой, легко удерживающейся на воде, объяснял младшим ребятам, почему капля воды на жирной сковородке не растекается, а остается круглой. Свойство молекул воды сцепляться, образуя сильнейшую поверхностную пленку натяжения, сейчас знает каждый шестиклассник. Уже объяснена и способность капли сохранять шарообразную форму. Казалось, на этом удивительные свойства поверхности воды и кончаются. Но человек замечал другие непонятные ему явления. Разлитая нефтяная пленка, например, успокаивает море, сбивает ветровую волну. Собранная в пробирках тончайшая пленка морской воды, оказывается, имеет не сине-голубой цвет, как сама вода, а сине-зеленый. Засняв сверхскоростной камерой поверхностный слой, люди увидели, что даже в тихую погоду над самой-самой верхней пленкой морской воды имеются сотни, тысячи и миллионы микроскопически маленьких пузырьков воды и воздуха. Посмотрев на срез верхней пленки через микроскоп, ученые, обнаружили там много разных живых существ. Отдыхающие, гуляя по берегу моря, вдруг чувствуют, что в очень тихую погоду, когда даже малейшего ветерка не ощущается, они вдохнули соленый воздух. Откуда могла появиться соль, не с глубин же моря? Так, наверное, с его поверхности?

При изучении верхней пленки воды ученые договорились, что будут называть ее верхним микрослоем, или просто микрослоем океана. Толщина его 10, от силы 100 микрометров. Да-да, не миллиметров, а микрометров. Ученые вначале учились «срезать» этот микрослой, изобрели специальные механизмы. В тихую, очень спокойную погоду микрослой стали собирать специальной тоненькой сеткой, подобно тому, как собирают разлитые чернила промокашкой.

Поверхность океана — это граница раздела двух сред, жидкой и газовой. Через эту поверхность проходит около 70 процентов энергии, излучаемой Солнцем на Землю. Через пленку проходят большая часть пресной воды, выпадающей на поверхность Земного шара, из атмосферы, кислорода, а также двуокиси углерода, которая производится природой или промышленными предприятиями. Через верхнюю пленку воды проходят и те сотни миллионов твердых частиц, которые приносятся в океан ветрами с суши или из космоса, и те огромные массы техногенных (или производственных) загрязняющих частиц — отходов от человеческой деятельности, которые попадают в океан. Все, все, чтобы попасть в океан, должно пройти через тончайший микрослой.

Таким образом, микрослой во взаимодействии гидросферы и атмосферы играет важную роль. Многим, например, известно, что роль двуокиси углерода в регулировании климата очень велика. А количество ее в атмосфере в результате человеческой деятельности постоянно возрастает. За следующие двадцать лет будет сожжено столько топлива, что количество двуокиси углерода в атмосфере увеличится вдвое. И если этот избыток не будет поглощен океаном и осажден в виде твердых частиц — карбонатов на дно, то никто не может предсказать, как все это повлияет на климат планеты.

Большую роль в обмене между атмосферой и гидросферой играют различные вещества, поверхность которых является химически активной (так называемые поверхностно-активные вещества). К таким веществам, в первую очередь, принадлежит обыкновенное мыло. К ним причисляются также некоторые виды моющих средств и другие материалы, природа которых пока не совсем ясна. Поверхностно-активные вещества состоят из многоатомных молекул. Попав в воду, они растекаются (подобно растекающейся нефтяной пленке), образуя тончайший слой на ее поверхности. Цепочки молекул поверхностно-активных веществ чаще всего состоят из 16 — 18 атомов. Молекулы выстраиваются вертикально к поверхности воды. Большая часть этих цепочек из воды выталкивается, и они торчат оттуда длинными своими концами. Материалы, молекулы которых выталкиваются из воды, называются «сухими».

Имеются также такие поверхностно-активные вещества, большая часть молекул которых является гидрофильной, то есть погруженной в воду. Это «влажные» поверхностно-активные вещества. Они распространены в океане более широко, чем «сухие». «Влажные» молекулы можно было бы сравнить с поплавками удочки, утянутыми в воду, а «сухие» — с поплавками, конец которых торчит из воды. Роль и тех и других поверхностно-актив- ных веществ пока слабо изучена и не совсем ясна.

Ученые более ста лет тому назад подметили, что в воздухе содержится значительная доля солей. Выяснили также, что эти соли в атмосферу попадают из морской воды и этому способствуют многочисленные пузырьки воздуха. Пузырьками покрыто около четырех процентов поверхности Мирового океана. Пузырьки из микрослоя с большой силой вылетают в атмосферу,- вынося из нее соль. Так за один год из океана в воздух выбрасывается около 10 млрд. тонн солей, кроме того активно выносятся хлор, бром, йод и другие элементы. Причем, что удивительно, капли и пузырьки при этом в результате трения о воздух наэлектризовываются. Образуется избыток положительных ионов, что, как определили медики, благотворно влияет на здоровье людей, находящихся на морском побережье.

Микрослой как самое удобное местожительство облюбовали и густо заселили мельчайшие живые и растительные организмы (нейстон). Растительные организмы и придают отделенному от обычной морской воды микрослою зеленый цвет. Океанская же вода, отобранная в пробирку, является бесцветной и прозрачной. Нейстон — настолько мелкие живые и растительные организмы, что невооруженным глазом не обнаруживаются. Тем не менее, при помощи приборов ученые узнали, что нейстон подразделяется на два разных типа. Один тип занимает «нижнюю полку», то есть в самом водном микрослое (это гипонейстон), а другой «верхнюю», то есть практически над самим микрослоем, где образуются бесчисленные пузырьки пены (это эпинейстон). 

Морская пена оказалась настолько биологически активным веществом, что стала излюбленной колыбелью зародышей и личинок морских организмов. В пенной колыбели зародыши и личинки живых организмов и растений созревают и растут значительно быстрее, чем на «нижней полке» микрослоя и в сотни раз быстрее, чем в воде ниже микрослоя. Поразительно, что сюда приходят (или приносятся) для «созревания и воспитания» не только зародыши и личинки мельчайших организмов, но и таких крупных рыб, как кефаль, и даже донных обитателей—-моллюсков и крабов. Микрослой можно назвать морским «инкубатором» и своего рода морскими «детскими яслями». «Инкубатор» и «ясли» всегда хорошо освещены, здесь много кислорода, что очень способствует росту молодняка.

Нейстон в результате перемешивания микрослоя воды мельчайшими простейшими организмами — жгутиковыми может в три раза увеличить скорость испарения морской воды, значительно ускорить перенос газов из воды в воздух л из воздуха в воду. Он скрепляет в желудках морских обитателей пищу (в которой находится и двуокись углерода) в комочки-фекалии и с фекалиями выбрасывает ее в воду. Фекальные комочки тонут, способствуя таким образом удалению двуокиси углерода из атмосферы. Мелкая рябь, пена и гребешки волн, нарушающие микрослой, также увеличивают в три и более раза скорость молекулярной диффузии газа вверх и вниз.

Каково же объяснение удивительных свойств микрослоя? Пока не все понятно, но ученые выяснили, что к поверхностной пленке натяжения из морской воды стремятся попасть многие виды растворенных органических и минеральных веществ, которыми, очевидно, питаются жители «инкубатора». Много здесь также тяжелых металлов, таких, как свинец, ртуть, медь, цинк, железо. Их количество порою в микрослое в тысячу или даже в десятки тысяч раз больше, чем в воде ниже микрослоя.

Там, где «инкубатор» и «детские ясли» — там и взрослые, в том числе и «нехорошие» взрослые, — хищники. Нейстон привлекает мелкие и крупные живые организмы, которые находят здесь богатое питание. Микрослой— настоящая кормовая база не только для морского зоопланктона, но даже для некоторых обитателей... горных вершин, удаленных от моря на большие расстояния! »  Вместе с многочисленными пузырьками воды и воздуха нейстон в большом количестве сдувается ветром в атмосферу. В результате в воздухе оказывается большое количество органических питательных веществ. Вместе с пыльцой растений и различными летучими веществами наземной растительности они подхватываются и переносятся воздушными потоками. Эти вещества могут достичь горных областей выпадать с дождем и со снегом на землю и служить пищей для беспозвоночных организмов там, где ничто не произрастает.

Велика экологическая роль микрослоя. В этом слое задерживаются попадающие в море нефтепродукты, устойчивые хлоросодержащие углеводороды ДДТ и ПХБ (полихлорбифенилы). Благодаря этому, препараты ДДТ, использованные на полях, например, в Прибалтике могут попасть не только в Атлантический океан, но и в... Антарктиду. Воздушными массами переносятся они в океан, захватываются микрослоем, осваиваются здесь ней- стоном, переходят от растений (фитонейстона) к мелким, затем к более крупным живым организмам и в конце концов оказываются у экватора. Эти живые организмы поедаются птицами, например, буревестником Уилсона, который здесь питается, а обитает в Антарктиде, а через пищу и отходы передается от буревестника другим живым обитателям, в том числе пингвинам.

Даже не узнав до конца тайну микрослоя, человек уже сейчас может использовать его удивительные свойства в своих целях. По предположениям многих ученых, одной из главных причин зарождения ураганов является водяной пар и соли, выделяющиеся через микрослой в атмосферу. Добавляя в микрослой те или иные вещества, мы можем изменять его свойства, а следовательно, влиять на силу штормов в океанах.

Представляется возможным уже сейчас использовать микрослой для выращивания морских продуктов, богатых протеинами, — то есть как своеобразную пашню. «Лишние» организмы («сорняки») из микрослоя удаляются «культиватором», то есть специальным прибором, собирающим эти «сорняки». После этого микрослой «засеивается» желательными организмами и удобряется питательными веществами (удобрением). Урожай собирается в наиболее выгодный для человека момент. Для этого используется специальный прибор — пеносниматель. Такую морскую «ферму» на микрослое можно было бы организовать, например, в Куршском заливе, отгороженном косой, что уберегало бы ее от сильных штормов. Американский океанолог Ф. Макинтайр считает, что по урожаю зеленой массы «ферма на микрослое» может быть равной богатому кукурузному полю или плантации сахарного тростника.

Таким образом, читатель может отметить, что едва заметные человеку явления, происходящие в микрослое, играют решающую роль в благополучном развитии жизни на Земле. Ф. Макинтайр и другие исследователи, изучавшие верхнюю пленку воды, пришли к выводу, что микрослой воды в обмене веществ между атмосферой и гидросферой, а также в биохимических процессах играет такую же или даже большую роль, чем вся остальная толща вод Мирового океана. Свойства микрослоя до конца еще не исследованы. Кто знает, какие возможности они нам откроют?