velikol.ru
1



ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ Н. Н. СЫСОЕВ, заместитель директора Института океанологии

В период Международного геофизического года (МГГ) помимо разнообразных геофизических исследований была выполнена большая программа океанологических работ. С береговых и островных станций производились наблюдения над уровнем океана и длинными волнами, а с кораблей и дрейфующих ледовых станций (в Арктике) — исследования по метеорологии, физике, химии, биологии и геологии. Во всех этих работах принимало участие 80 кораблей и около 250 береговых и островных станций почти 50 стран.

Наиболее широкие океанологические исследования осуществлялись советскими кораблями. Их программа включала весь комплекс «стан­дартных» океанографических работ, в состав которого обычно входят: метеорологические наблюдения, определение температуры, солености и содержания химических элементов в воде на стандартных горизонтах, измерение прозрачности и цвета воды, скорости направления течений на поверхности, определение состояния моря, эхолотный промер, сбор донных осадков и планктона. Кроме того, производились аэрологиче­ские и актинометрические наблюдения, исследование приводного слоя атмосферы, глубинных течений, льдов, первичной продукции фитоплан­ктона, химии грунтов, взаимодействия дна и вод, определение содержа­ния С02 и измерение радиоактивности в атмосфере и воде, выполнялись бентосные и ихтиологические сборы, фотографирование дна и др. Наи­более полная программа работ выполнена на станциях, дрейфовавших зо льдах Арктики, в четырех тихоокеанских рейсах экспедиционного судна «Витязь», прошедшего более 140 тыс. км, на судне «Обь», которое по плану МГГ выполнило в антарктических водах четыре рейса и прошло около 200 тыс. км.

Названные суда вели исследования широкого комплексного океано­логического характера в основном в малоизученных районах океана. В северной части Атлантики советскими исследовательскими судами «Михаил Ломоносов», «Экватор», «Севастополь» и «Полярник» в ве­сенний и осенний периоды 1958 г. были проведены две крупные сезон­ные океанологические съемки. Общая схема океанологических разрезов, по которым осуществлялись работы отечественными исследователь­скими кораблями, представлена на публикуемой карте.

Во время МГГ на советских океанологических кораблях применялась как стандартная аппаратура, так и разнообразные новые приборы, в том числе автономно действующие электронные самописцы, позволив­шие провести исследования на предельных глубинах океана, произ­вести длительные регулярные наблюдения, зарегистрировать не извест­ные ранее факты и собрать новых для науки животных.

В исследованиях на советских кораблях, помимо океанологов нашей страны, принимали участие специалисты из Германской Демократиче-

22

^ H. H. СЫСОЕВ

ской Республики, плававшие на «Михаиле Ломоносове», из Китайской Народной Республики и Индии, плававшие на «Витязе». Во время за­ходов в иностранные порты «Витязя», «Оби» и «Михаила Ломоносова» для иностранных ученых были сделаны доклады об исследованиях, про­веденных советскими океанологами, а корабли, их оборудование и кол­лекции осмотрели десятки тысяч экскурсантов.

В итоге океанографических работ в МГГ исследователями Советского Союза выполнены многочисленные измерения температуры, глубин, волн, скоростей и направлений течений, сотни тысяч определений солености вод, содержания в них кислорода, биогенных элементов, собраны десятки тысяч проб воды для изучения жизни на поверхности и в глубине, в том числе большой, получены с различных глубин пробы взвешенных частиц, участвующих в формировании современных осад­ков, из океанического дна взяты колонки грунта, образцы обломочного материала и конкреции.

Собранные материалы после первичной обработки переданы в на­ходящийся в Москве Мировой центр сбора материалов МГГ. Этот центр ведет размножение документов и обмен их с зарубежными цен­трами с целью создания условий для широкой разработки и обобщения полученных данных. Результаты эхолотного промера глубин, выполнен­ного с «Витязя» и «Оби», в виде профилей дна изданы и переданы раз­личным учреждениям в СССР и за границей. Результаты метеорологиче­ских наблюдений, пробы грунта и воды и сборы животных проходят дальнейшую обработку. Получены и изучаются материалы, собранные иностранными океанографическими экспедициями.

Океанологические работы, выполненные в период МГГ по отдельным районам Мирового океана, характеризуются следующими основными результатами.

Изучение строения дна в некоторых районах северо-западной части Тихого океана, проведенное методом глубинного сейсмического зондиро­вания с помощью сейсмоакустической буксируемой косы, показало, что толщина рыхлых осадков в океане меняется в широких пределах, но, как правило, не превышает 600 м. Под ними находится слой уплотнен­ных осадков. Подтверждено, что толщина земной коры в океане близка к 8—10 км. В результате изучения дна Тихого океана на пути, большем 130 тыс. км, установлено, что рельеф океанического дна имеет весьма рассеченный характер. Так, подробный промер 19 небольших участков дна площадью в 3—6 кв. миль, расположенных в различных районах северной части океана, свидетельствует, что амплитуда глубин на 13 участках более 500 ж, а на 6 участках наблюдаются сбросы и связан­ные с ними наклоны дна, превышающие 45°.

В различных районах океана обнаружен ряд неизвестных ранее под­водных возвышенностей и гор, представляющих собой погруженные острова и вулканы. С «Витязя» проведены исследования глубоководных океанических желобов: Марианского, Тонга, Кермадек, Филиппинского, Идзу-Бонинского, Алеутского, Бугенвильского. В итоге этих исследо­ваний уточнен рельеф желобов, причем в Марианском замерена макси­мальная для Мирового океана глубина, равная 11 034 м1. В районе ост­ровов Санта-Крус в Тихом океане открыт новый желоб, глубина кото­рого превышает 6100 м. Это открытие заполнило разрыв в цепи глубо­ководных желобов западной части океана.

Сборы грунтов позволили составить карты распространения осадков.

1 До исследований «Витязя» максимальной считалась глубина 10 843 м.



^ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ 23


При этом на обширной площади северо-восточной и центральной частей Тихого океана установлено распространение марганцевых конкре­ций, содержащих никель, кобальт и другие элементы. Как свидетель­ствуют фотоснимки, конкреции занимают в ряде мест более 60% по­верхности дна, а анализ колонок грунта указывает на значительную толщину их слоя; таким образом, конкреции, по-видимому, имеют промышленное значение. Исследование твердой взвеси в океане помо­гло выяснить, что ее распределение тесно связано с прозрачностью вод, распределением водных масс и течений. Установлены факты, подтвер­ждающие наличие в придонных водах суспензионных потоков, переме­щающих донные отложения. При помощи нового прибора, созданного на «Витязе», произведены измерения придонных скоростей потоков.

Достигнуты первые результаты в изучении глубинных течений. Еще недавно в океанах не занимались прямыми измерениями их движения. Отсутствие данных в этой области приводило к предположениям, на ос­нове которых была высказана мысль об использовании глубин океана для захоронения радиоактивных веществ — отходов атомного произ­водства. Измерения течений, сделанные экспедициями на «Витязе» в различных районах Тихого океана с помощью самописцев, установлен­ных на автономных якорных буях, в том числе и в местах с глубинами, превышающими 6 км, показали, что все воды океана находятся в не­прерывном движении. Течения на глубинах, обусловленные в основном приливо-отливными явлениями, нередко достигают на горизонтах 1000—3000 м скорости 30 см/сек. В слое до 1000 м в некоторых районах океана наблюдались течения со скоростью 75 см/сек, причем постоянные составляющие этих течений значительны. Полученные при измерении течений результаты и расчеты циркуляции вод свидетельствуют о не­допустимости использования глубин для сброса отходов атомной про­мышленности, ибо в противном случае воды океана и все живое в нем (будут заражены.

24 ^ Н. Н. СЫСОЕВ






Установлено непостоянство поло­жения границ северного и южного; пассатного течений, которые смеща­ются на 200—250 миль относительно' своей средней границы, а также от­мечена сложность структуры меж­пассатного противотечения, которое расширяется с увеличением глубины и заходит под пассатные течения в виде глубинного противотечения.. Ширина его в западной части океана на глубине 500 м достигала 12°, а на горизонте 10 м — только 7°.

Намного расширились за период: МГГ наши познания о жизни в оке­ане. Во всех частях Тихого океана произведены сборы плейстона и бен­тоса, планктона, рыб, составлены со­ответствующие карты. Рекордными являются проведенные в Марианском желобе и желобе Тонга трале­ния на глубинах 10,7 км. В резуль­тате траления были собраны разно­образные животные, что подтверди­ло наличие жизни на предельных глубинах океана. Благодаря рабо­там «Витязя» установлены самые об­щие закономерности распределения: жизни в океане. Выяснено, что от поверхности к максимальным глу­бинам видовое разнообразие уменьшается примерно в 100 раз, а био­масса (вес всех организмов в 1 м3 воды или на 1 м2 площади дна) — примерно в 1000 раз.

Количественные исследования, выполненные на «Витязе», позволили сравнить обилие фауны в различных районах океана. Известно ее раз­нообразие в тропических водах, где количество видов значительно выше, чем в умеренных широтах. Однако исследованиями «Витязя» установ­лено, что в тропиках фауна по биомассе в десятки раз меньше, чем в умеренных широтах. Как теперь удалось определить, первичная про­дукция океана, вырабатываемая в процессе фотосинтеза мелких водо­рослей, называемых фитопланктоном, превышает продукцию органиче­ского вещества, вырабатываемую растительностью суши. С «Витязя» проведены определения продукции планктона во многих частях океана; установлено, например, что в водах теплого течения Куросио первичная продукция в 10—20 раз меньше, чем в водах, омывающих Камчатку и Курильские острова.

Проведены большие работы по исследованию химической структуры вод Тихого океана в связи с определяющими ее процессами. Изучались также содержание СО2 в воде и атмосфере, химия грунтов.

В результате комплексных исследований «Витязя» выявлены взаи­мосвязи различных процессов, протекающих в океане. Его географиче­ские зоны связаны с различными течениями, водными массами и их химической структурой. Различия в температуре вод и содержании в. них биогенных химических элементов определяют степень развития планктона, скопление которого изменяет прозрачность вод и увеличи­вает осадконакопление. Таким образом, установлены глубокие вза-







^ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ 25






имосвязи физических, химических, биологических и геологических про­цессов, наблюдаемых в океане.

Океанологические работы Совет­ской Антарктической экспедиции на судах «Обь» и «Лена» существенно увеличили изученность антарктиче­ских вод. «Обью» были проведены также работы на меридиональных разрезах через Индийский океан и в южной части Тихого океана.

Некоторые выводы, сделанные в результате выполненных на «Оби» метеорологических наблюдений, ука­зывают на активный меридиональ­ный обмен воздушных масс между высокими и низкими широтами юж­ного полушария. Радиоветровые наблюдения установили наличие струйных течений во всех районах плавания «Оби». На высоте 8 — 16 км скорость воздушных течений доходила до 70 м/сек.

Интересны актинометрические наблюдения, выполненные на «Оби». Максимум солнечной радиации на­блюдался у берегов Антарктиды, а не в экваториальной зоне. Он опре­делен в 1,42 кал/см2 • мин. Установлено, что с увеличением степени вол­нения альбедо солнечной радиации не уменьшается, как это предпола­галось ранее, а до определенных размеров волн увеличивается.

Гидрологические наблюдения в водах, омывающих Антарктику, позволяют уточнить представления о водном и тепловом обмене между Тихим, Индийским и Атлантическим океанами, а новые данные о те­чениях, волнах и морских льдах во многом расширяют сведения, каса­ющиеся навигационных условий в южнополярных водах.

Наблюдения над льдами помогли установить их структуру в мес­тах наиболее интенсивного рождения айсбергов, сезонные распределения и размеры последних. Измерения волн показали, что их высота в южных водах достигает иногда 15—17 м при длине 80—150 м. Собраны мате­риалы по развитию волнения и его затуханию. Выяснено, что для ветро­вых волн в антарктических водах характерна большая крутизна. Ин­струментальными наблюдениями установлена большая устойчивость восточного дрейфового течения в области Индийского и Тихого океанов. Максимальные скорости этого течения в навигационном слое не превышают 1 м/сек.

Гидрохимические измерения показали, что за последние 10 лет в антарктических водах увеличилось содержание кислорода, уменьши­лась концентрация фосфатов и возросла концентрация кремния2. В связи с установленным распределением химических элементов сле­дует, что главные очаги формирования антарктических вод — море Уэделла и шельфовые области Антарктиды.

2 По сравнению с данными английской экспедиции на судне «Дискавери II».


26 ^ Н. Н. СЫСОЕВ


Измерения радиоактивности в районах плавания «Оби» свидетель­ствуют, что в антарктических водах она в настоящее время в основном •естественного происхождения (космические лучи, осадки).

При биологических исследованиях получены качественная и количе­ственная характеристика зонального и вертикального распределения планктона в Индийском и Тихоокеанском секторах Антарктики. Показано, что промежуточный холодный слой в водах Антарктики не обеднен, как в Арктике, а весьма богат планктоном. Впервые в антарк­тических водах произведено количественное изучение донной фауны, причем на глубинах до 500 м обнаружены высокие биомассы бентоса (преимущественно мшанки и губки, не являющиеся кормовыми орга­низмами для рыб). В собранных коллекциях имеются новые для науки виды и даже роды животных. На глубинах более 4000 м виды, общие для Антарктики и других районов Мирового океана, не встречаются. Это позволяет считать антарктическую глубоководную область само­стоятельной в зоогеографическом отношении, с фауной, отличающейся большой эндемичностью видов (72%).

Экспедициями на «Оби» проведены работы по изучению первичной продукции Атлантического океана в меридиональном направлении и се­зонных ее изменений.

В процессе исследования дна в Антарктике выделен ряд новых типов подводного рельефа. Показано, что здесь преобладает рельеф вулканического характера, а в ряде районов активно развиваются процессы современного вулканизма. В пределах восточной Антарктиды выявлена глубокая узкая депрессия (желоб) с максимальной глубиной 1578 м, идущая от моря Дэвиса к морю Росса. Вероятно, этот желоб является зоной разлома, возникшего под действием громадного ста­тического давления ледникового щита Антарктиды. Для антарктического бассейна характерна чрезвычайная сложность и сильная расчленен­ность дна. В процессе сбора и анализа донных осадков установлены

^ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ 27

основные зоны осадконакопления. Проведены большие работы по сбору донной взвеси с помощью сепарационных установок, дополненные сборами по методу ультрамембранной фильтрации. Выполняющиеся в настоящее время широкие исследования геологических сборов и мате­риалов морских экспедиций позволят дать количественную оценку скорости отступания ледяного щита Антарктики.

Сезонные океанографические съемки, осуществленные советскими экспедициями в северной части Атлантического океана, включая Нор­вежское и Гренландское моря, также являются частью международных исследований в этих акваториях. В результате исследований определены запасы тепла в водах Северной Атлантики и скорость перемещения этих вод на север. Такого рода исследования весьма важны для климатиче­ских и промысловых прогнозов в северных водах. Экспедициями на судне «Михаил Ломоносов» установлены некоторые особенности строе­ния водных масс северной части Атлантического океана, получены зна­чительные материалы по рельефу дна и донным осадкам, вносящие уточнения в имеющиеся карты глубины и осадков. Материалы по планк­тону, собранные при съемке, характеризуют его распределение в раз­личные сезоны года, что важно для рыбопромысловой разведки.

В Балтийском море сезонные океанографические съемки позволили установить, что процесс нарастания солености моря, происходивший до 1957 г., приостановился, и в 1958 г. имело место снижение солености вод Балтики. Этот процесс связан с уменьшением притока соленых вод из •Северного моря, вследствие чего в Балтийском море увеличилась зона вод, обедненных кислородом. В Готландской впадине на глубине 200 м по наблюдениям 1958 г. кислород отсутствовал и были обнаружены следы сероводорода.



28

^ H. Н. СЫСОЕВ











Вестник АН СССР. № 2



фических разрезов, выполненных судами СССР по плану МГГ

^ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ 29



что в арктический бассейн из Атлан­тики проникает около 102 тыс. км3. а из Тихого океана — около 36 тыс. км3 воды в год. Изучение дрейфа льдов подтвердило ранее установ­ленную зависимость генерального дрейфа от течений и ветра. На всем своем протяжении дрейф в боль­шинстве случаев направлен к про­ливу между Шпицбергеном и Грен­ландией по наикратчайшим траек­ториям. В притихоокеанской части Арктики имеет место антициклональная циркуляция льдов неустойчи­вого характера, в приатлантической части — циклональная. В схе­ме движения льдов нередко проис­ходят отклонения. Течения в аркти­ческом бассейне неустойчивы.

Жизнь в водах Арктики весьма бедна. В районах, близких к полю­су, обнаружено около 70 видов фи­топланктона, большинство из них — диатомовые, и около 80 видов зоо­планктона (веслоногие рачки, боко-плавы, мизиды). Найдено до 100 видов донных организмов, среди них преобладают корненожки. Вся масса грунтов Арктики населена бак­териями.

В процессе геологических исследований установлено, что на протя­жении последних 40—50 тыс. лет дважды прекращался доступ в Цен­тральную Арктику теплых атлантических вод. Доказано отсутствие сплошного порога Нансена (между Шпицбергеном и Гренландией); почти посредине он прорезывается желобом глубиной 3000—3500 м.

Полученные в период МГГ результаты подтвердили эффективность международных геофизических исследований и послужили основанием продления их на 1959 г. под названием Международного геофизическо­го сотрудничества (МГС). В соответствии с планом этих исследований советские океанографы выполняли ряд работ. Результаты их еще не обработаны и не подытожены, поэтому ниже мы приведем лишь неко­торые сведения о них.

В Индийском океане — наименее изученной акватории Мирового океана — экспедиция на «Витязе», начавшаяся в октябре 1959 г., про­вела многосуточные исследования Яванского глубоководного желоба, который простирается с океанской стороны острова Ява. Получены под­робные данные о строении дна этого желоба и о процессах, формиру­ющих его донные осадки. Установлено, что рыхлая осадочная толща в нем близка по мощности к 2 км; на дне прилежащих районов океана она равна всего 600 м. Отмечена большая продуктивность планктона в районе, простирающемся на 150 миль южнее индонезийских островов. Последнее обстоятельство обуславливает значительное скопление здесь

30

^ Н. Н. СЫСОЕВ

тунцов и других представителей фауны. В этом районе обнаружен но­вый род глубоководных рыб, названный экспедицией «телескопа» за особое строение их глаз, и ряд новых видов животных, в том числе погонофор. Впервые в Индийском океане выполнены количественные исследования фауны. Экспедицией изучены также водные массы вос-



точной части Индийского океана, измерены скорости южного пассат­ного течения и под ним открыто глубинное противотечение, достигающее скорости в 0,5 узла. Как выяснено прямыми измерениями, расход воды в сечении между Саву и Австралией достигает 7,5 км3/час и имеет за­падную составляющую. Исследования в Индийском океане намечено завершить в марте этого года.

^ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ 31






Эхолотный промер, вы­полненный экспедицией на «Оби» в период МГС, дал ряд новых отличительных глубин в рельефе дна юж­ной части Атлантики; с «Оби» проведены также мно­гочисленные измерения про­дуктивности вод углеродным методом.

«Михаил Ломоносов» в соответствии с планом МГС провел два рейса в Цент­ральной и Северной Атлан­тике, посвященные изучению процессов в толще вод оке­ана и в атмосфере, находя­щейся во взаимодействии с океаном. Экспедицией вы­полнены наблюдения по ме­ридиану 30° западной долго­ты для установления зональ­ных изменений океанографи­ческих характеристик в Атлантическом океане, по­добно тому, как это было сделано «Витязем» в Тихом океане. Кроме того, осуще­ствлены комплексные на­блюдения, результаты кото­рых помогут дать характери­стику центральной части Атлантического океана. Гео­логические работы «Михаи­ла Ломоносова» в районе Бермудского плато и Атлантического хребта позволяют внести коррективы в выводы о строении дна этих районов океана.

С судов «Шторм», «Полярник» и «Севастополь» сделаны весенняя и осенняя съемки Норвежского и Гренландского морей. По материалам весенней съемки здесь установлено потепление вод в сравнении с 1958 г. и более интенсивное взаимодействие атлантических вод с во­дами полярного происхождения.

Интересны результаты океанографических исследований судов «Академик Вавилов» и «Академик Ковалевский» в Средиземном море летом 1959 г. Эхолотный промер выявил значительную расчлененность дна этого водоема. В центре Тирренского моря, которое является со­ставной частью Средиземного моря, обнаружен неизвестный ранее под­водный вулкан, возвышающийся на 2800 м над дном; вершина его на­ходится на глубине 743 м. В месте с координатами φ = 35052'7" и λ = 22°20' эхолотом судна «Академик Вавилов» промерена глубина 4800 м, значительно превышающая максимальную глубину Средизем­ного моря, показанную на современных картах. Весьма интересны колон­ки грунтов, поднятые со дна моря. Наиболее длинная колонка равна 11,06 м. Колонки грунта, взятые в Тирренском море, показали, что в этом районе среди прочих факторов, формирующих осадки дна, резко


32 ^ H. Н. СЫСОЕВ


выделяется современный вулканизм. Здесь хорошо прослеживается деятельность вулканов Везувия и Стромболи, по мере удаления от ко­торых количество вулканического материала уменьшается.

Ценны с научной и практической точки зрения также материалы физических, химических и биологических исследований, выполненных экспедициями на судах «Академик Вавилов» и «Академик Ковалевский». Они позволяют сделать выводы о водообмене между частями Средизем­ного моря, вертикальной циркуляции его вод, распределении жизни в толще вод и на дне моря.

Океанографические работы будут продолжаться и в последующие годы. В 1960 г. исследования намечено выполнять в северо-западной части Тихого океана, куда направятся построенные в прошлом году на верфи в г. Николаеве «корабли погоды» «Воейков» и «Шокальский». Главной задачей этих судов явится изучение кратковременных и сезон­ных изменений процессов, наблюдаемых в атмосфере и верхних слоях океана. «Витязь», в содружестве с судами Франции, США и Англии, продолжит комплексные исследования Индийского океана, «Обь» будет изучать воды района Антарктиды. Расширяются океанографические ра­боты в Северной Атлантике, где продолжат исследования экспедицион­ные суда «Михаил Ломоносов», «Экватор», «Седов», «Севастополь». В различные сезоны года в Средиземное море совершат по два рейса «Академик Ковалевский» и «Академик Вавилов». Продолжатся океано­графические работы и на дрейфующих станциях в Арктике.