Химия океана

В заключение назовем одно биохимическое свойство морской воды: она служит антибиотиком для многих бактерий. Морская вода губит даже стафилококки, на которые не действует пенициллин. Некоторые бактерии погибают в морской воде в течение 24 часов; другие, вида коли, благодаря содержанию в воде органических веществ, выдерживают 3-4 недели, иногда даже больше. Итак, океан – гигантский химический и биохимический завод, работающий на космическом топливе – на световой и тепловой энергии Солнца и на гравитационной энергии межпланетного притяжения (приливы); количественно незначительную, но важную по своему эффекту долю энергии поставляет ему внутреннее тепло Земли. Как приливы во всей толще воды, ветры и волны на поверхности, так и геотермическое тепло в придонных слоях океана способствуют перемешиванию водных растворов океана. Перемешивание сырья, как известно, важнейший процесс в работе любого химического завода.

Поставщиками сырья для океана являются жидкий и твердый минеральный сток суши, атмосферная и космическая пыль, атмосферные газы и отработанные вещества в виде продуктов жизнедеятельности и отмирания живых организмов, которые океан с заслуживающей подражания экономией использует в повторных циклах своей биохимической работы.

По подсчетам В. Г. Богорова, средняя биомасса фитопланктона в океане – 1,7 млрд. т, а годовая его продукция – 550 млрд. т; средняя же биомасса животных организмов в нем – 32,5 млрд. т, а годовая их продукция – 56 млрд. т живого вещества. Обращает на себя внимание обратное соотношение животного и растительного вещества в океане по сравнению с сушей, где биомасса животного мира намного превосходит биомассу растительности. Это объясняется тем, что основой продуктивности океана является фитопланктон, ежедневно поедаемый и отмирающий и ежедневно размножающийся в количествах, не сравнимых с растительностью суши.

В процессе биохимической трансформации в верхних слоях океана (0-150 м) происходит переход рассеянных в воде элементов в агрегатное состояние – в живое вещество. В нижних слоях океана, опускаясь по ступеням "биологической и химической лестницы", пишет В. Г. Богоров в своей работе "Биологическая трансформация энергии вещества", развиваются разнообразные процессы, использующие энергию, накопленную в живом веществе, первоначально образовавшемся в верхних слоях океана. При достижении океанского дна остаток энергии вещества участвует в диагенезе (превращение в осадочные горные породы) илов.

Таким образом в океане непрерывно развиваются процессы превращения энергии и вещества с частично замкнутым циклом, подобным замкнутому циклу использования воды в промышленных предприятиях. Но как при замкнутом цикле использования воды часть ее поступает в отход, так и в океане "хвостовая" часть энергии и вещества заканчивает свой цикл на дне, выпадая из круговорота веществ. Мы можем приблизительно подсчитать потребление океаном энергии и "сырья", но объем выпадения вещества и энергии из круговорота недоступен определению. Подведение баланса находится пока за пределами наших возможностей.

Каковы же задачи химии моря в ближайшем будущем? Прежде всего она должна встать на путь геохимической науки. Для этого надо сосредоточить внимание на изучении свойств морской воды и их влияния на происходящие в океане реакции, особенно в условиях высоких давлений. Не менее важно для нее заключить союз с биохимией, чтобы создать биохимическую модель наиболее короткой и рациональной пищевой цепи для выращивания морских пищевых продуктов (см. очерк "Пищевая цепь"). Наконец, ей предстоит разработать промышленные методы извлечения из морской воды различного химического сырья, которое заготовил и продолжает заготавливать для нас океан.