Результаты работы научно-исследовательских судов

Биографические справки

Тур Хейердал

Важную роль в изучении новых, не открытых районов Земли, играют исследователи-первопроходцы. Их личность привлекает внимание. Они прокладывают пути, которые формируют передовые направления в науке. О некоторых из них стоит упомянуть отдельно.

Тур Хейердал (6 октября 1914 года, Ларвик, Норвегия – 18 апреля 2002 года, Алассио, Италия) – знаменитый норвежский путешественник и ученый-антрополог [16].

Рис 1.1. Тур Хейердал [16].	Рис. 1.2. Тур Хейердал и Ра-II [16].

В 1946 г. он выдвинул теорию, согласно которой Полинезия была заселена переселенцами из Южной Америки, обитавшими в доинкское время на территории Перу. Перед экспедицией Т. Хейердал и еще пятеро путешественников – Кнут Хаугланд, Бенгт Даниельссон, Эрик Хессельберг, Турстейн Робю и Герман Ватцингер – прибыли в Перу, где из бальсового дерева и других природных материалов построили плот паэ-паэ, который они назвали «Кон-Тики». 7 августа 1947 г., по прошествии 101 дня мореплавания, «Кон-Тики», преодолевший в Тихом океане 4300 морских миль (8000 км), прибил к рифам атолла Рароиа островов Туамоту.

Рис. 1.3. Течения океана и маршрут «Кон-Тики» [сост. автором по 6].

«Кон-Тики» продемонстрировал, что примитивный плот, используя течение Гумбольдта и попутный ветер, действительно мог относительно просто и безопасно переплыть Тихий океан в западном направлении: благодаря системе килей и парусу.

В 1955-1956 гг. Т. Хейердал организовал Норвежскую археологическую экспедицию на остров Пасхи.

Его теории редко получали научное признание, тогда как сам Т. Хейердал отвергал научную критику и сосредоточивался на опубликовании своих теорий в популярной литературе, предназначенной для самых широких масс. Т. Хейердал являлся активистом зелёной политики. Он был награждён многочисленными медалями и премиями, а также удостоен одиннадцати почётных степеней университетов Америки и Европы.

Т. Хейердал умер в возрасте 87 лет от опухоли головного мозга в итальянском городе Алассио в окружении своей семьи. На родине ему ещё при жизни был установлен памятник, а в его доме открыт музей.

Несмотря на то, что большинство работ Т. Хейердала вызывали полемику в научных кругах, он поднял общественный интерес к древней истории и достижениям различных культур и народов во всём мире. Он также показал, что дальние путешествия через океан были технически возможными для человека эпохи мезолита.

Рис. 1.4. Плот экспедиции «Тангароа» 2006 г. [17].

В 2006 г. путь «Кон-Тики» повторил экипаж из 6 человек, в составе которого был внук Т. Хейердала Улав Хейердал. Экспедиция называлась «Тангароа» и была организована в честь Т. Хейердала с целью проведения наблюдений за состоянием окружающей среды в Тихом океане [17].

Говоря о Тихом океане, следует упомянуть Жака-Ива Кусто (11 июня 1910 г., Сен-Андре-де-Кюбзак, Франция – 25 июня 1997 г., Париж, Франция) – знаменитый французский исследователь Мирового океана, фотограф, режиссер, изобретатель, автор множества книг и фильмов.

Кусто родился в Сен-Андре-де-Кюбзак, в семье адвоката Даниэля и Элизабет Кусто. В 1930 г. он поступил на службу на флот в качестве руководителя группы подводных исследований. Увлекшись подводным плаванием, Ж.-И. Кусто в 1938 г. создал группу ныряльщиков и начал исследования физиологии подводного плавания. В 1943 г. он испытал первый прототип акваланга, разработанный им совместно с Эмилем Ганьяном. Это позволило проводить длительные погружения. Ж.-И. Кусто стал создателем водонепроницаемых камер и осветительных приборов, а также изобрёл первую подводную телевизионную систему [18].

Рис 1.5. Жак-Ив Кусто [6].	Рис. 1.6. «Калипсо» [16].

В процессе подводных исследований Ж.-И. Кусто сконструировал аппараты погружения на различные морские глубины («Дипстар», «Дениз»), приспособил кинокамеру для подводных съемок. Важным направлением научно-исследовательской деятельности Ж.-И. Кусто стало изучение подводной жизни на различных широтах Мирового океана и взаимоотношений человека с морскими животными в естественной для них среде. Для этого, в ноябре 1951 г., была организована многолетняя океанографическая экспедиция на судне «Калипсо». В 1957 г. он приступил к осуществлению программы «Konshelf» – обширных подводных исследований на континентальной шельфе. Программа включала создание подводных станций и обитаемых блоков на различных глубинах, а также опыты, в ходе которых люди жили и работали в подводном мире. В том же 1957 г. Ж.-И. Кусто был назначен директором Океанографического музея в Монако [8].

К началу 1967 г. «Калипсо» была приспособлена для подводных киносъемок. В ходе продолжительных плаваний Ж.-И. Кусто исследовал морскую жизнь и провел съемки в Тихом океане. Объектом его изучения стали киты, дельфины, акулы, разнообразные рыбы и другие животные морских глубин и подводных пещер океанических островов. Экспедиции Ж.-И. Кусто обнаружили и тщательно изучили многие затонувшие корабли различных веков и цивилизаций, создали научное направление современной подводной археологии.

В 1973 г. он основал в Хэмптоне (Виргиния, США) некоммерческое «Общество Кусто» по охране морской среды. С 1985 г. судно «Калипсо» сменило новое турбопарусное судно «Алкиона». В 1997 г Ж.-И. Кусто умер в возрасте 87 лет от инфаркта миокарда в результате осложнения респираторного заболевания [14].

Уже с детства Жака-Ива Кусто отличали высокая работоспособность, воля к достижению поставленной цели. Кусто был очень мужественным, умел держать удар. Этот факт подтверждается тем, что в 1936 г. он попал в автомобильную аварию, получив множество переломанных ребер, смещение позвонков, пробитое легкое, парализованные руки...

Вся научно-исследовательская деятельность Ж.-И. Кусто была тесно связана с борьбой за сохранение чистоты океанской среды, ее животного мира и равновесия биологических систем в океане. Его лозунгом стала известная всему миру фраза: «Если вы любите море – вы его спасаете». Его работа также позволила создать новый тип научной коммуникации, критикуемой в то время некоторыми академиками. Общество Кусто и его французский партнер «Команда Кусто», основанный Ж.-И. Кусто, действуют и сегодня [15].

Результаты работы научно-исследовательских судов

Среди первых следует упомянуть «Витязь» - научно-исследовательское судно (НИС) Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН (Москва). Судно совершило 65 научных рейсов, прошло около 1 481 600 км, выполнило 7942 научные станции. С его борта измерена максимальная глубина (11022 м) в Марианской впадине. На «Витязе» сформировалась школа советской океанологии, в экспедициях работали ученые 50 научных институтов СССР и 20 стран мира. Гостями «Витязя» Т. Хейердал и Ж.-И. Кусто [21].

В 1939 г. был спущен на воду в Бремерхафене (Германия) грузопассажирский теплоход «Марс». Во время Второй мировой войны «Марс» стал военным транспортом. В 1945 г. по репарации судно было передано Великобритании, где его переименовали в «Empire forth» («Вперёд, империя»), однако уже в мае 1946 г. оно вошло в состав торгового флота СССР.

Между 1947-1949 гг. по инициативе сотрудников Института океанологии, «Экватор», переименованный в «Адмирал Макаров», переоборудовался в научно-исследовательское судно Академии наук СССР. В 1949 г. судно в последний раз сменило название, став «Витязем» в память о двух российских корветах XIX века. «Витязь» – 1) парусно-винтовой корвет (1862-1895 гг.), совершивший 2 кругосветных плавания под командованием капитана

П.Н. Назимова и доставивший в 1871 г. Н. Миклухо-Маклая на Новую Гвинею; 2) парусно-винтовой корвет (1883-1893 гг.), совершивший кругосветное плавание под командованием капитана С.О. Макарова.

Уникальность судна была обеспечена научным оборудованием. Прежде всего, это глубоководная якорная лебедка, позволившая становиться на якорь на глубинах до 11 км. Не менее уникальной была и глубоководная траловая лебедка, с которой можно вести траления на глубинах до 11 км. На судне имелось 14 лабораторий, научная библиотека, хранилища проб. Первые исследования «Витязя» – всестороннее изучение Берингова, Охотского, Японского морей, работы по программам Международного геофизического года (МГГ).

Геофизические работы, проводившиеся на «Витязе», позволили высказать обоснованные гипотезы о строении земной коры вообще, а впоследствии – выработать новые представления о глобальной эволюции Земли (Новая глобальная тектоника). В результате исследований НИС «Витязь» водной толщи по физике, химии и геологии океана. За 30 лет плавания экспедициями НИС «Витязь» собраны огромные зоологические коллекции, в результате обработки которых описано более 1100 новых видов живых организмов, ранее не известных науке; установлен 171 новый род и подрод, а также 26 новых таксонов ранга семейства, отряда и более высоких категорий, включая новый тип живых организмов Brachiata. Имя этого корабля, закрепленное в названиях одного рода (Vitiaziella Rass) и восьми видов рыб.

Благодаря опыту исследований 65 научных экспедиций, на «Витязе» родилась и завоевала право на существование новая наука – морская метеорология, наука об атмосферных процессах над океаном, с особой измерительной аппаратурой, специальными методами измерений и визуальных наблюдений; получила углубленное развитие теория взаимодействия океана и атмосферы [25].

Рис. 1.7. НИС «Витязь» на ходовых испытаниях, 1948 г. [14].

Вторым по значению следует считать НИС «Дмитрий Менделеев». Научно-исследовательское судно Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии Наук «Дмитрий Менделеев» было построено в 1968 г. и вышло в свой первый научный рейс в феврале 1969 г. Экспедиционные плавания продолжались в течение 24-х лет и завершились в 1993 г. Всего за указанный период было выполнено 50 рейсов, из которых 30 приходятся на Тихий океан с его морями. Научными отрядами собран огромный материал по всем направлениям океанологической науки, приведший к ряду научных открытий и обобщениям теоретического порядка.

На акватории Тихого океана можно выделить четыре тематических направления рейсов:

· Гидрофизическое направление (10);

· Геолого-геофизическое (один геохимический рейс) направление (12);

· Гидробиологическое направление (5);

· Комплексное (географическое) направление (1) (см. табл. 1.1).

Рис.1.8. НИС «Дмитрий Менделеев» в Тихом океане, 1978 г. [6].

Как видно из вышеприведенной таблицы, НИС «Витязь» и «Дмитрий Менделеев» провели комплексное исследование вод Тихого океана. В ходе этого исследования было сделано ряд открытий, которые позволили людям больше узнать о Тихом океане – его строении, физических и химических свойствах, структуре дна, биологическом разнообразии. Также, благодаря этим исследованиям, были расширены знания о механизме тектонических движений в земной коре.

Западноевропейские кругосветные экспедиции 1950-2010 гг. могут занять третье место в картине исследования Тихого океана. Если сравнить три известные кругосветные экспедиции – шведскую на судне «Альбатрос» (1947-1948 гг.), датскую на судне «Галатея» (1950-1952 гг.) и британскую на судне «Челленджер-II» (1950-1952 гг.), с работами НИС «Витязь» и «Дмитрий Менделеев», то можно обнаружить существенные различия, как в длительности экспедиций, так и в характере выполняемых исследований. Прежде всего, экспедиции проходили на судах небольшого тоннажа, длились они менее двух лет, небольшой состав научного персонала занимался только отдельными проблемами физической океанографии.

Первое крупное плавание после второй мировой войны совершила шведская океанографическая экспедиция на судне «Альбатрос» (водоизмещение 1450 т) под руководством Ганса Петтерсона. Целью исследователей было изучение истории Мирового океана. Основной задачей экспедиции было изучение осадкообразования на больших глубинах Тихого океана, установление характера грунтов, а также измерение радиоактивности их вод и грунтов. На «Альбатросе» впервые с успехом была применена длинная грунтовая поршневая трубка конструкции Кулленберга, служившая для отбора колонок донных отложений. Экспедиция провела несколько глубоководных тралений в Тихом океане на глубинах до 7600 м. Также был выполнен комплекс метеорологических и океанографических наблюдений в тропических и экваториальных широтах. В Панамском канале экспедиция установила, что по сравнению с Атлантикой рыхлые осадки в Тихом океане существенно моложе, причём нередко чередуются с прослоями вулканической лавы [2].

Рис.1.9. Исследовательское судно «Альбатрос III», 1948 г. [16].

Перед экспедицией на датском судне «Галатея» (водоизмещение 1630 т) стояли задачи по изучению жизни на больших глубинах. Этой экспедиции удалось в Тихом океане, в Филиппинской впадине, выловить тралом донных обитателей с больших глубин. В 1949 г. датское экспедиционное судно подняло драгу с глубины 10190 м. В ней обнаружились 25 морских анемонов, 75 голотурий, 5 двустворчатых раковин, другие живые существа. Это открытие доказало наличие жизни на больших глубинах [2].

Рис.1.10. Судно «Галатея», изображение в музее Мирового океана, 1986 г.[16].

Британская экспедиция на судне «Челленджер II» (водоизмещение 1140 т) выполнила океанографические и гидробиологические исследования, имея в своем составе всего лишь 5 научных работников. Маршрут «Челленджера» в основном повторял путь «Альбатроса», но задачи экспедиции были другие. Ученые во главе с Т.Ф. Гескеллом впервые применили сейсмозондирование. По результатам исследований были построены десятки разрезов толщи земной коры. Полученные данные позволили объяснить, как образовались основные формы рельефа морского дна. В 1951 г. Марианская впадина была исследована судном, в честь которого самая глубокая часть впадины получила название «Разлом Челленджера». Экспедиция подтвердила предположение, что все океаны имеют центральные хребты, связанные с неустойчивостью обширного и ровного дна океана [18].

Рис.1.11. Судно «Челленджер II» [16].

В целом за рубежом в послевоенные годы усиливаются океанологические исследования Тихого океана. Кругосветные плавания приносят чрезвычайно много новых сведений о рельефе дна океана, о донных отложениях, о жизни в океане, о физических характеристиках его вод [18].

Крупнейшая в мире зона кислородного минимума находится в восточной части Тихого океана у берегов Перу и Эквадора. Именно она стала целью четырехмесячной экспедиции немецких океанологов из института Лейбница г. Киль на НИС «Метеор» [31].

Одним из основных вопросов, стоящих перед исследователями - как изменяются подобные зоны в результате изменения климата?

Океанологи рабочей группы "Климат – биогеохимические взаимодействия в тропических океанов" (SFB 754) исследовали это явление и провели четырехмесячную экспедицию в крупнейшую в мире зону кислородного минимума в восточной части Тихого океана.

С середины октября 2008 по февраль 2009 года в общей сложности четыре группы геологов, геохимиков, океанографов, биологов и метеорологов из SFB 754 работали на немецком исследовательском судне METEOR и провели массу физических, химических и биологических измерений, которые способны дать ответ о состоянии Тихоокеанской зоны кислородного минимума.

Первое сравнение текущих данных с результатами измерений, сделанных в 1993 году в открытой части Тихого океана показало, что в экваториальной области содержание кислорода в воде уменьшилось. В то же время измерения, проведенные южнее, показали увеличение объемов кислорода. Этого, однако, не достаточно, чтобы отрицать общее снижение уровня кислорода в Тихом океане, так как общая тенденция допускает краткосрочные пространственные и временные отклонения.

Ближе к перуанскому побережью зона кислородного минимума находится в районе, в котором богатые питательными веществами водные массы поднимаются с глубины более 150 метров на поверхность и являются там причиной очень высокой биологической продуктивности. После смерти организмов бактерии создают большое количество органического материала, потребляя при этом кислород, который необходим морской флоре и фауне, чтобы выжить.

Еще одна неожиданность ждала микробиологов: наряду с обычным высоким уровнем хлорофилла, наблюдаемым у поверхности - здесь живет растительный планктон – был зафиксирован второй максимум на глубине 100 метров, то есть в центре кислородного минимума. Предположительно, там существует сообщество фотосинтезирующих водорослей (цианобактерий и сине-зеленых водорослей), о которых в этом регионе до сих пор ничего не было известно.

Поскольку до настоящего времени были проведено совсем немного натурных измерений содержания кислорода, трудно, оперируя этими данными, делать выводы о долгосрочной изменчивости. Для этого нужны исторические климатические данные, такие как осадочные керны. Почти 400 метров кернов были подняты на борт в ходе экспедиции М 77.

В ходе экспедиции немецкие океанологи сотрудничали с перуанским морским научно-исследовательским институтом IMARPE (Instituto del Mar del Perú) [31].

В этой главе дается представление о поэтапном исследовании Тихого океана в современный период. Рассматриваются такие персоналии, как Тур Хейердал, Жак-Ив Кусто. Анализируется работа НИС и отдельных научно-исследовательских судов.