Железное море

Океан — роддом, поддерживающий жизнь до сих пор

Считается, что жизнь вышла из воды. С этим сложно спорить, хотя происхождение жизни ещё весьма неоднозначный вопрос и он имеет ряд ответов, которые все связаны с водой. А то, что наземные животные и растения вышли из воды, — тут учёные уже не сомневаются. Выйти-то вышли, но прочнейшая связь осталась. И не о воде в наших организмах речь, а о роли непосредственно морей-океянов в нашей жизни. Прочитав пост про океанические течения, мне захотелось вспомнить молодость — студенческие годы, когда нам рассказывали про роль океана и жизнь в нём. Мои воспоминая будут с серьёзным уклоном в биологию, а не геофизику, гидрологию, климатологию или метеорологию, хотя полностью их не обойти, конечно.

Многие ездили на южные моря, а кто-то живёт на берегу тёплого моря. Кто-то нырял в Красное море и наблюдал за буйным разнообразием подводной жизни, кто-то ел средиземноморский салат с морепродуктами. Некоторые ездили на северные моря, например Белое, и видел какое там разнообразие и обилие морской фауны и флоры (может быть даже обильнее, чем на берегах). И в фильмах мы часто видим больших китов, акул и прочую живность. Из всего этого может показаться, что океан повсеместно заполнен всевозможными формами жизни. Однако это не так, огромная часть океана практически биологически пуста. Почему так?

Для поддержания жизни нужно много различных факторов, прежде всего химических. Мы с вами привыкли, что достаточно сунуть семечко в землю и поливать, чтобы растение выросло. При этом мы забываем, что кроме воды, света и воздуха, растения получают ещё очень много неорганических компонентов из почвы. Состав морской воды существенно отличается от того, что можно найти в почве. Давайте рассмотрим лимитирующие факторы жизни в океане и начнём с биологически значимых элементов, которые оказывают неожиданное влияние на морскую экосистему — с микроэлементов. А точнее, с одного, который нам важен.

Железо

К микроэлементам относят те химические элементы, которые требуются в очень небольшом количестве — менее 0,01% массы организма. Для растений и человека в этот класс могут входить разные элементы, так кремний человеку практически не нужен, а диатомовые водоросли строят из него (оксида) раковины, «панцирь».

Вы когда-нибудь слышали, чтобы растениям не хватало железа? Да, у человека такое случается (анемия), но растения имеют его вдоволь из земли, недостаток железа у растений — хлороз — случается очень редко и в первую очередь при искусственном выращивании. А вот в океане с железом бывает настолько плохо, что оно является лимитирующим фактором. Существуют огромные зоны Тихого, Индийского океанов, где жизни практически нет из-за того, что водорослям (в широком смысле этого слова) не хватает именно этого элемента. А где нет фотосинтезирующих организмов, нет «водорослевоядных» и хищных, так как нет трофической базы — продуцентов. Значит в этих районах с рыбной ловлей плохо. Причём такие зоны бывают даже вблизи берегов — многое зависит от течений, но об этом будет отдельно. Почему в воде так плохо с железом?

Дело в том, что в воде с кислородом железо существует преимущественно в оксидной форме: FeO или Fe2O3, то есть с валентностью (II) и (III). Тут интересно отметить, что именно благодаря жизни атмосфера стала окислительной с большим содержанием кислорода. Так вот железо (III) плохо растворимо в воде и выпадает в осадок на океаническое дно (в том числе в виде сложных соединений), а железо (II) хорошо растворимо, чем и пользуются водоросли. Однако под действием кислорода железо (II) легко окисляется до железа (III) и выходит из круговорота в верхних слоях воды, как бы этому не сопротивлялись водоросли, восстанавливая железо до (II). Таким образом постепенно концентрация железа падает, жизнь затухает.

Понятно, что это происходит не везде. На мелководье железо рециркулируется из донных осадков. Местами океанические течения выносят нижние слои воды, содержащие больше необходимых микроэлементов. А можно ли искусственно увеличить концентрацию железа, чтобы повысить производительность океана? Ведь от этого может быть столько пользы: поднимется улов рыбы и морепродуктов, больше углекислого газа будет связываться и удаляться из атмосферы, китам будет чем питаться и так далее.
Учёные уже давно задумались над этим вопросом, и даже были придуманы способы, как повысить содержание железа в бедных жизнью частях океанов. У нас же куча металлолома — вывозишь его и выкидываешь его в океан. Ну размельчить перед этим, ещё какую-нибудь минимальную обработку сделать — это всё не затратно. Так давайте вывалим в океан тонны ненужного металлолома! Решили этого не делать и хорошо. Почему?

Если резко и сильно сдвигать равновесие, то сложно предсказать результат. Судя по менее глобальным экспериментам, высоки шансы, что начнут размножаться не те, кого нам бы хотелось. Например, водоросли, выделяющие токсины — такое бывает при так называемом цветении воды. Тогда подпитка океана железом даст нам результат обратный желаемому — мы отравим токсинами половину океана. Или ещё что-то произойдёт, что мы пока не можем предсказать. Контролировать размножение мы тоже не сможем, разве что протравив океан какой-нибудь другой гадостью, но при этом погибнут и полезные виды, да и непонятно куда при этом сдвинем баланс в этот раз. Так что учёные оставили океан в неприкосновенном виде — лучше не трогать, если не знаешь, чем может закончиться или не сможешь контролировать процесс.

Другие микроэлементы не играют такой критической роли в жизни морской экосистемы, так что мы можем перейти к другим важным аспектам, но уже в следующий раз.

Добавить комментарий

Войти с помощью: