Эликсиры жизни и смерти

Миллионы тонн рыбы, съедобных моллюсков и ракообразных, которых ежегодно добывает в океане человек, это лишь ничтожная доля скрытых в нем пищевых ресурсов. И тем не менее годы обильных уловов нередко сменяются годами низких уловов. Случаи неурожаев хлеба и падежа скота бывают и на поверхности земли. Если не всегда удается их предотвратить, то причины, вызывающие их, не составляют для науки секрета. Не так дело обстоит в науке об океане. Завеса тайны над различными физическими, химическими и биологическими процессами, происходящими на глубинах, едва только приоткрыта.

История рыболовства знает немало случаев массовой гибели рыбы. В 1789 г., например, поверхность Баренцева моря была сплошь покрыта мертвой пикшей и сайдой. В 1882 г. такая же судьба постигла крупную промысловую рыбу лофолатилуса, обитающую в теплых струях Гольфстрима.

В 1951 г. массовую гибель рыбы у берегов Перу вызвало распространившееся на юг таинственное течение Эль-Ниньо (см. очерк "Океанские течения"). Почти ежегодно влечет за собой гибель рыбы так называемый красный прилив. Он наблюдается у берегов Флориды как со стороны Атлантики, так и в Мексиканском заливе, у западных берегов Южной Африки и в некоторых других местах. Во время "красного прилива" у берегов Флориды в 1947 г. погибло более 50 млн. рыб. Берега были усеяны выброшенной морем мертвой рыбой.

Наблюдаются и такие случаи, когда вместо одного вида рыбы без всяких видимых причин появляется другой. С 1913 по 1917 г. уловы сельди в Каспийском море составляли 42 %, а воблы, леща, судака и прочего частика – 55%. Потом соотношение постепенно изменилось. С 1929 по 1933 г. сельди было поймано всего 7%, а частика – 90%.

Урожаи и неурожаи в рыбном царстве часто зависят от количества пищи, которой располагает подрастающее поколение, а также от температурных условий в период икрометания и развития мальков, от изменений в режиме солености, от содержания в воде кислорода, словом, от гидрологических условий среды. Судить об урожаях или неурожаях и вообще о рыбных запасах мы можем пока только по уловам. Но на уловах помимо технических причин часто сказываются перемещения рыб. В основе скоплений и миграций рыб лежат три побудительные причины: поиски пищи, потребность в размножении и стремление найти более благоприятные условия окружающей среды. Но эти условия определяются не одним только гидрологическим режимом – температурой и соленостью.

За последние десятилетия биохимические исследования обнаружили в воде новые вещества, существенно влияющие на развитие жизни в океане. Это так называемые энзимы или внешние метаболиты – вещества, выделяемые организмами в окружающую среду. Влияние метаболитов может быть положительным, когда они стимулируют развитие организмов, и отрицательными, когда они тормозят биологические процессы. В некоторых случаях энзимы привлекают организмы к себе и побуждают их к скоплению, в других – рассеивают их, вытесняют и даже причиняют смерть. Биологические связи между морскими организмами вышли таким образом за пределы формулы "хищник-жертва" и требуют пересмотра.

В настоящее время установлено, что бактериальное население морских грунтов также выделяет метаболиты. В песках обнаружены вещества, либо привлекающие, либо отталкивающие переносимые течением личинки организмов, которым в известной стадии развития надлежит оседать на дно. И это неудивительно: бактерии, подобно одноклеточным водорослям, выделяют до 30-40% синтезированного за сутки органического вещества в виде кислот, пептидов и других органических соединений.

Некоторые растительные организмы, искусственно помещенные вместе, развиваются плохо, и не потому, что им не хватает пищи, а потому, что вещества, выделяемые одними организмами, тормозят рост других. К таким взаимно мешающим растительным организмам относятся растительные клетки хлореллы (Chlorella vulgaris) и ницшиа (Nitzschia frustulum). Наоборот, диатомовая талассиозира (Thalassiosira) не растет, несмотря, на обилие питательных солей, если не добавить в воду экстракта из ульвы (Ulva). Ницшиа клостериум (Nitzschia closterium) стимулирует рост других организмов, но сама в стимуляторах, по-видимому, не нуждается. Выделением особо вредных веществ отличаются жгутиковые.

Каждый год приносит открытие в природных водах новых, неизвестных ранее веществ. В 1954 г. в морской воде был найден хорошо известный в медицине кобаламин (витамин В-12) и установлена потребность в нем некоторых морских растительных организмов. Он необходим для нормального развития жгутиковых, хризофицей, диатомовых; без него не развиваются некоторые зеленые водоросли.

Выделение метаболитов одними организмами бывает совершенно необходимо для развития других организмов, которые сами не в состоянии производить эти метаболиты. Постановка экспериментальных работ для исследования внешних метаболитов очень сложна. Нужно исключить влияние ряда посторонних факторов и выделить влияние только одного, на котором сосредоточено внимание экспериментатора. Японский ученый Миязаки установил, что присутствие или отсутствие в воде углеводистых веществ, выделяемых водорослями, влияет на скорость всасывания воды устрицами. Количество углеводистых веществ в воде зависит от освещенности, содержания в воде кислорода и изменяется в одном ритме с процессами развития водорослей. По данным того же ученого, выделения зеленых водорослей влияют на оплодотворение икры самцами устриц.

Можно предполагать, что метаболиты в некоторых случаях имеют летучий характер, так как исчезают из воды при ее нагревании. В то же время они часто сохраняются в воде и после удаления организмов, которые их выделяют. Упомянутая выше ницшиа плохо растет не только в присутствии хлореллы, но и в воде, из которой та была удалена путем тщательного фильтрования.

Если и не все, то некоторые метаболиты имеют запах. Тихоокеанская семга избегает экстракта из кожи морских млекопитающих даже при концентрации 1 части экстракта на 10 млн. частей воды.

Из наблюдений Хаслера и Висби известно, что испытуемые миноги по запаху различали воду из различных ручьев и плыли на знакомый запах, даже лишенные зрения. Подогревание воды или лишение миног предполагаемых органов обоняния делало их безразличными к происхождению воды, миноги теряли ориентир. В связи с этим возникает предположение, что именно в запахе органических веществ и метаболитов, растворенных в воде, кроется разгадка удивительной способности морских рыб заходить для икрометания в реки. Может быть, привычные с детства запахи влекут взрослую рыбу на нерест в места, где протекало ее "детство", где она прошла через начальные стадии развития?