книги из ГПНТБ / Сочивко В.П. Человек и автомат в гидросфере очерки системотехники

француз Дюма опустился на глубину 93 м. В 1958 г. его соотечественник М. Фарг достиг 120-метровой глубины, но погиб при этом эксперименте. Летом 1969 г., группа подводников — Ч. Ольджани, Новелли и А. Фалько — побывали на глубине 132 м. В 1962 г. канадцы Р. Барх и Р. Гуткинс достигли глубины погружения в 143 м.

Спуски на глубины, превышающие 150 м, в основном производились в аппарата« на газовой смеси гелия и кислорода. В начале 50-х годов была достигнута глубина

180 м.

Швейцарский профессор математики Г. Келлер, соста­ вивший новые таблицы декомпрессии1 и открывший новый способ попеременного дыхания газовыми смесями на раз­ ных глубинах, в 1960 г. осуществил погружение в колоколе на 156 м, а в 1961 г. — на 222 м. В 1962 г. Г. Келлер сов­ местно с англичанином Смоллом достигли глубины 311 м. При этом эксперименте Смолл погиб. В ближайшее время Г. Келлер намерен погрузиться на глубину 1000 м!

Большим достоинством акваланга является значитель­ ное увеличение времени безопасного пребывания под водой, которое теперь зависит от количества запасных баллонов аквалангиста. Правда, остается в силе ограни­ чение, связанное с необходимостью декомпрессии. Но, во-первых, если до открытия Г. Келлера на подъем, например, со 180-метровой глубины требовалось 12 ч, то Г. Келлер с 220-метровой глубины поднимался всего 53 мин. Во-вторых, использование подводных домов позво­ ляет обойти эту трудность подводных погружений на большие глубины — возвращаясь для отдыха не на поверх­ ность, а в подводное жилище, аквалангист не нуждается в декомпрессии.

Таким образом, гидронавт, вооруженный аквалангом, может длительное время работать на глубинах в 300 м и более. Ч

Задолго до изобретения акваланга были созданы раз­ нообразные конструкции жесткого скафандра, которые давали возможность водолазу часами находиться на‘мор­

1 Декомпрессия— постепенное снятие внешнего давления. Таблицы декомпрессии определяют последовательность и продолжительность ступенчатого изменения давления..

27

конечностей. Водолаз в жестком скафандре сравнительно легко движется и работает на мелководье, но уже на глу­ бине около 100 м он не может пошевелить ни рукой, ни ногой. Создатели скафандров так и не сумели придумать конструкцию шарниров, которая при полной герметич­ ности скафандра обеспечивала бы достаточную подвиж­ ность водолаза на больших глубинах. Жесткие скафандры, позволяя человеку опуститься на дно на глубину до 200 м, имеют крайне ограниченное практическое применение.

Большие подводные лодки погружаются на глубины 250 м и более. Находящийся в лодке исследователь может при этом вести наблюдение через иллюминаторы и выпол­ нять некоторые операции с помощью манипуляторов. Огромным достоинством подводной лодки является воз­ можность длительного нахождения на глубине, возмож­ ность «бреющего полета» над обследуемым участком дон­ ной поверхности и быстрого перехода в другой район при относительно высоком комфорте трудовой деятельности и отдыха гидронавтов.

Гидростаты появились как результат работ по усовер­ шенствованию жестких скафандров. Отказавшись от мысли сделать хорошие шарнирные соединения конечностей, конструкторы пошли на значительное увеличение внут­ реннего объема аппарата, что дало возможность наблю­ дателю расположиться внутри него с некоторыми удоб­ ствами. Имея большую глубину погружения, гидростаты широко используются в качестве наблюдательных камер при осуществлении спасательных работ на затонувших

•судах и для научных исследований на глубинах до 600 м и более. В табл. 2 дана общая характеристика отечествен­ ных и зарубежных гидростатов.

Батисферы образуют особую группу привязных аппа­ ратов, предназначенных для исследования больших глу­ бин. Повышенная прочность их корпуса дает возможность погружаться на глубины, превышающие километровую отметку.

Наконец, для батискафа характерно сочетание манев­ ренности и транспортабельности подводных лодок и повышенной прочности батисферы, что позволяет достичь наибольших глубин Мирового океана и обследовать поверхность дна на этих глубинах.

Вернемся к проблематике малых глубин.

В ближайшие годы будут продолжены программы сооружения подводных жилищ, устанавливаемых на глу-

28

Таблица 2

ч

бинах до 200 м и более, из которых гидронавты смогут выходить и плавать, погружаясь на глубину до 400 м. Имеются проекты сооружения подводных жилищ на глу­ бине до 1000 м. Практически это означает освоение всего континентального шельфа — затопленной морем мате­ риковой отмели, которая простирается от береговой кромки воды до линии резкого спада вниз континентального склона.

Известно, что шельф является зоной самого интенсив­ ного рыбного промысла, промышленной добычи нефти, природного газа, алмазов и ряда других полезных иско­ паемых. Если гидронавты освоят континентальный шельф,- на максимальных глубинах которого давление превышает 20 кгс/см2, то промышленное использование богатств Мирового океана сделает резкий количественный и качест­ венный скачок.

Решение проблемы обеспечения работы оборудования и людей в воде под давлением до 600 кгс/см2 сделает доступным 98% поверхности Мирового океана, что прак­ тически будет означать полное освоение его глубин. Недоступными останутся отдельные впадины как остаются неосвоенными отдельные труднодоступные места на поверх­ ности суши — центральные районы некоторых пустынь, наиболее высокие горные вершины и т. п. Считается, что эта проблема может быть решена в течение ближайших десяти лет.

В последние годы во всех странах мира стремительно увеличиваются капиталовложения в океанологические науки и технику. Так, если в 1966 г. расходы США на океанологические исследования составили 333 млн. дол­ ларов, то в 1969 г. они возросли до 516 млн. долларов (150 млн. долларов из этой суммы прямо предназначены на военные цели по программе Министерства обороны США). Англия и Франция в последние годы выделяют из своего бюджета суммы, сравнимые в процентном отношении ко всему бюджету с теми, которые выделяются на океано­ логические исследования в США. Через десять лет капи­ таловложения в океанологические работы в СШАдостигнут, по оценкам специалистов, современного бюджета Нацио­ нального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) — 5 млрд, долларов в год.

Более 600 американских фирм и около 75 научных учреждений США уже сегодня специализируются на произ­ водстве океанологического оборудования и технических

зо

средств промышленного освоения океана. Оптимистичны прогнозы специалистов и по поводу достижений, ожидае­ мых в ближайшие годы. Экономический подкомитет специального комитета, созданного ООН для изучения вопроса об использовании в мирных целях морского дна, заявил, что через десятилетие будет удвоена глубина, достигнутая современными подводными транспортными средствами. Специалисты уверяют, что к 1975 г. на дне океана на глубинах около 1000 м будут жить и работать колонии акванавтов.

Итак, начало 60-х годов нашего столетия отмечено двумя выдающимися событиями: космонавт Юрий Гагарин впервые достиг космических высот и совершил орбиталь­ ный космический полет, а гидронавты Жак Пикар и Дең Уолш впервые достигли предельных глубин гидрокосмоса, погрузившись на океаническую глубину 10 919 м. Ре­ корды погружения в гидрокосмосе фактически исчерпаны; началась эра планомерной хозяйственной деятельности человека в гидросфере.

N

§ 2.

От промысла к управляемым морским хозяйствам

•

Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очереди—совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значения первых.

Ф. Э нгельс

Три трески смогли бы прокормить Англию и Америку, если суметь сохранить их мальков.

}Кюль Верн

Океан издавна кормит людей. Трудно перечис­ лить все те продукты питания, которые разные народы в разное время научились получать из рыбы, морских животных, ракообразных, беспозвоночных, водорослей, планктона. С каждым годом возрастают уловы рыбы. Совершенствуются способы лова рыбы и промысла мор­ ского Зверя, строятся специальные суда, механизируются и автоматизируются многие операции, на судах появля-

31

ются более мощные орудия лова и эффектные радиоэлек­ тронные средства поиска. Таким образом, налицо все условия для дальнейшей интенсификации морского про­ мысла.

Однако далеко не все так просто, как может показаться несведущему человеку. Масштабы промысла стали такими, что создалась реальная угроза не только отдельным видам, обитающим в гидросфере, но гомеостазису множества взаимодействующих видов. Под гомеостазисом следует понимать систему, обеспечивающую динамическое по­ стоянство отдельных экологических 1 групп морской фауны.

Существует ложное представление о том, что истребле­ нием одного вида мы не затрагиваем другие виды, не слу­ жившие объектом промысла. На самом же деле взаимо­ связи и взаимозависимости в природе простираются гораздо дальше, чем это кажется. Еще в прошлом веке философы отмечали, что связи в природе редко настолько просты, чтобы в каком-нибудь данном случае можно было указать одну причину и одно следствие. В последние де­ сятилетия накоплено много фактов, подтверждающих длинные и разветвленные цепи связей в живой природе и неожиданность следствий из, казалось бы, безобидных предпосылок.

Морские сообщества — это сложные биологические системы, которые состоят из популяций 12 различных видов. В результате взаимодействия этих популяций сообщества в целом находятся в динамическом равновесии. Незначительные отклонения в короткое время уравнове­ шиваются. Однако пищевые цепи, обеспечивающие суще­ ствование и развитие отдельных популяций, как правило, длинны, и не всегда сразу можно проследить взаимосвязь отдельных видов, хотя именно существование такого рода взаимосвязей обеспечивает сохранение статистически устойчивых количественных характеристик флоры и фауны Мирового океана (биомассы, количества особей и др.). Установлено, что основные механизмы саморегуляции биомассы Мирового океана, ответственные за восстановле­ ние численности вида, носят нелинейный характер: при нарушении одной из петель существующих взаимосвязей

1 Экология — наука о Взаимных влияниях организма (животного или растения) и окружающей среды.

2 Популяция — совокупность особей данного вида, населяющая определенную территорию (акваторию).

развивается бурный процесс перерегулирования. Поясним сказанное на конкретном примере.

В последние годы из-за нарушения равновесия живот­ ного мира гидросферы оказалась под угрозой целая отрасль промышленности Австралии и Тасмании, занятая отловом и переработкой лангустов. Дело в том, что в австралийских водах из-за интенсивного промышленного лова и широкой любительской охоты резко сократилось поголовье акул. Это повлекло за собой ничем не сдержи­ ваемое размножение осьминогов, которых ранее в огром­ ных количествах пожирали акулы. Основной пищей осьминогов являются морские ракообразные, предпочти­ тельно лангусты, и размножение осьминогов привело к опустошению колоний лангустов. Австралийские газеты запестрели крупными заголовками об «осьминожьей» опасности, нависшей над всем восточным побережьем Австралии.

Другим примером лавинообразного развития процесса в. нежелательном направлении может служить нарушение зоогеологического равновесия в тех же районах океана. В последние годы по неизвестным пока причинам стали интенсивно размножаться так называемые игольчатые морские звезды, добычей которых являются коралловые полипы. Продвигаясь на юг от Новой Гвинеи, звезды появились в огромном количестве у австралийских бере­ гов, угрожая коралловым образованиям, протянувшимся почти на 2300 км вдоль северо-восточного побережья Австралии, — знаменитому Большому Барьерному рифу. Разрушение же прибрежного рифа-создает угрозу раз­ мывания морем отдельных островков и побережья, так как ранее эти непрочные образования (также кораллового происхождения) сохранялись только под прикрытием рифа, служащего естественным волноломом и молом.

В последние десятилетия произошли многие другие значительные, изменения в биосфере океана. Некоторые из них, как нам кажется, не повлекли за собой существен­ ного, перерегулирования, захватывающего другие попу­ ляции, хотя и привели к невосполнимым потерям. Широко известны примеры с китовыми стадами, исчез­ нувшими из северной части Атлантического океана, с дальневосточными лососевыми, численность которых резко упала из-за хищнического отлова их в период сезонных миграций японскими промысловиками. Известны

Ч

океанского побережья Америки, истощения сельдяных стай в северных морях и многие другие.

Академики Л. А. Зенкевич и В. Г. Богоров провели ряд исследований, позволивших осуществить своего рода бонитировку Мирового океана, т. е. определение его биологической продуктивности по разным видам живых организмов, районам океана и сезонам года. По результа­ там бонитировки сделан вывод, чТо в гидросфере имеется

200 млн. т нектона и примерно такое же количество по естественным причинам погибает. Здесь уместно отметить, что, по данным комиссии ООН, ежегодный дефицит живот­ ного белка во всем мире оценивается в 3 млн. т, что соответствует 15 млн. т рыбы или мяса.

Мировой улов рыбы и основных продуктов моря сейчас близок К.50 млн. т в год. По мнению директора Института океанологии АН СССР А. Н. Монина, биоресурсы моря еще смогут восстанавливаться, если суммарный улов будет увеличен в 1,5—2 раза, но не более К

Таким образом, дальнейшее развитие морского про­ мысла следует осуществлять на строго научной основе, нормируя уловы рыбы и добычу животных различных видов в каждом районе океана в соответствии с бонити­ ровкой. Иначе может создаться реальная угроза истоще­ ния запасов и последующего снижения улова на долгие годы, если не навсегда.

Кроме того, на смену современным формам морского промысла должны прийти управляемые морские хозяй­ ства. Сегодня еще трудно говорить о деталях реализации этой идеи. До сих пор в научной литературе только обсу­ ждаются различные проекты. Первый опыт серьезной академической проработки одной из программ был выполнен Зоологическим институтом АН СССР. Как пока­ зало обсуждение этой работы, проблема создания управ­ ляемых морских хозяйств является чрезвычайно много­ плановой.1

1 См. А. Н. М о н и н. Две трети планеты. — «Правда», 1969, 11 мая.

34

Можно отметить отдельные реальные предпосылки создания управляемых морехозяйств.

Многие гидробиологи считают, что в управляемых морехозяйствах важную роль будут играть мельчайшие животные и растения — зоопланктон и фитопланктон. Специалисты полагают, что океан может прокормить около 30 млрд, человек, если в число продуктов включить водоросли и планктон. В настоящее время хотя и известна высокая продуктивность океана по воспроизведению планк­ тона и известно, что самые крупные животные — киты — питаются мельчайшими рачками — крилем (вес отдельного" рачка едва достигает 0,5 г), только небольшое число людей использует планктон как продукт питания. Вовремя экспе­ диции Т. Хейердала была сделана попытка употребить планктон в пищу. О результатах Т. Хейердал в книге «Путешествиена Кон-Тики» пишет так: «Двое из нас считали, что планктон замечательно вкусен, двое считали, что он вполне хорош, а длядвух одного его вида было более чем достаточно». Таким образом, можно надеяться, что по крайней мере часть людей одобрит специально изготовленные из планктона продукты.

Хорошо изучен растительный планктон. Известно, что фитопланктон ежегодно связывает около 60 млрд, т угле­ водов, являясь мощным фильтром планеты. Необычайно высока урожайность растительного планктона. Ученые выявили более 10 000 видов мелких водорослей, способ­ ных давать 50 и более урожаев в год.

С одного гектара водной поверхности можно получить до 430 центнеров сухой массы органического вещества, в то время как урожай пшеницы в обычных условиях составляет около 30 центнеров с гектара.

Кроме фитопланктона в воде произрастают разнообраз­ ные крупные водоросли, которые уже давно вошли в меню разных народов (вспомним хотя бы о морской капусте). Урожай многих морских водорослей составляет до 150 т зеленой массы с гектара, в то время как лучшие луга на суше дают не более 4 т с одного гектара.

Нельзя не отметить, что подводные луга могут быть поставщиками не только пищи, но и сырья для промыш­ ленности, производящей различные товары, продукты питания, медикаменты. Особого внимания заслуживает возможность получения из водорослей уникальных лекар­ ственных веществ. Так, японский исследователь Ц, Такомото выделил из бурой морской водоросли вещество,

снижающее кровяное давление. Из ряда водорослей выделены вещества, предотвращающие свертывание крови, антибиотики, антивирусные составы и т. д. Ценным сырьем для фармакологической промышленности сталда вещества, добываемые из молок ряда рыб, обладающие противо­ воспалительными свойствами и способные снижать уровень, холестерина в крови при лечении атеросклероза. В орга­ низме некоторых рыб открыты сильнодействующие яды, пригодные для изготовления обезболивающих препаратов и психофармакологических средств.

Идее создания управляемых морских хозяйств пред­ шествовали десятилетия научной деятельности ученыхокеанологов. Уже в середине XIX в. на Каспии была соз­ дана одна из первых в России научная биологическая база, на которую была возложена задача содействия интенсив­ ному развитию рыбного промысла на море. В 1872 г. была создана биологическая станция в Севастополе, существующая и в наши дни. В 1893 г. открыта биологи­ ческая станция на Соловецких островах. Эти и другие стационарные и плавучие станции и базы позволили изу­ чить биологические особенности различных бассейнов, открыть многие тайны обитания рыб и морских животных, помогли определить сырьевые ресурсы моря. Таким обра­ зом, наука исподволь приближается к фундаментальному решению проблемы регулируемого использования богатств Мирового океана.

Какие практические шаги подтверждают осуществи­ мость идеи создания управляемых морехозяйств?

Используя более чем вековой опыт прудового разведе­ ния рыб, ученые перешли к искусственному выведению мальков морских рыб. Апробированы разнообразные методы акклиматизации рыб в новых районах. Так, в Кас­ пийском море проведена акклиматизация некоторых видов

и Белом морях — кеты и горбуши. Только в 1959 г. в наши северные моря было выпущено более 17 млн. мальков -лососевых рыб. Норвежские рыбаки уже отмечали,, что вылавливаемая ими горбуша крупнее и жирнее, чем ее дальневосточные родители.

Можно считать поставленными на промышленную основу и. работы по гибридизации рыб, позволившие скре­ стить белугу и севрюгу, стерлядь и осетра и т. д.

Не менее интересны практические работы по разведению

36