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

беспозвоночных. Особенно широко развито во многих странах разведение устриц, дающее гораздо больше про­ дукции, чем их промысел (к тому же продукции значитель­ но более высокого качества). На устричных плантациях Японии добывают по 30 т моллюсков с одного гектара в год.

жемчужных раковин, история культивирования которых в Китае восходит еще к XIII в. Однако в широких мас­ штабах искусственное разведение жемчужных раковин на особых фермах относится к началу нашего века, когда владелец жемчужных плантаций К. Микимото совместно с профессором Токийского университета И. Мицукури стали собирать тысячи драгоценных жемчужин из спе­ циально обработанных перед этим раковин.

Люди накопили большой опыт по разведению и исполь­ зованию морских водорослей. Еще с древних времен известны десятки видов съедобных зеленых, бурых и крас­ ных водорослей. Их употребляют в пищу население Чили, Гавайских островов, Ирландии, Японии, Кореи, Китая, нашего Дальнего Востока. Во многих странах водоросли используют как добавление в корм скоту.

Один из видов бурых водорослей — ламинария, или морская капуста, — стал настолько популярен, что из него ежегодно изготавливают миллионы банок консерви­ рованных салатов и икры.

В ряде стран, особенно в Японии, для выращивания морской капусты и некоторых других водорослей созданы специальные плантации. Имеются описания таких план­ таций (например, [22]). На поверхности воды плавают толстые бамбуковые жерди, образуя правильные квадраты. С нңх свешиваются длинные веревки с маленькими бам­ буковыми поперечинами, на которых в течение сезона нарастают гигантские кусты морской капусты. Однако простота этой подводной агротехники кажущаяся. На каждом крупном промысле имеется хорошо оборудованная лаборатория и ведется исследовательская работа. Именно это позволило открыть многие тайны развития спор водо­ рослей, освоить сбор и высеивание спор на бамбуковые палочки и широко раздвинуть границы естественного ареала 1 морской капусты.

1 Ареал — область обитания животных и растений определенного вида (рода).

37

Запасы водорослей в нашей стране превышают сотни миллионов тонн. Наиболее богаты водорослями Белое, Баренцево и Японское моря. В промышленных масштабах у нас добываются три вида морских водорослей: филло­ фора, анфельция и морская капуста. Первые два ви­ да служат сырьем для заводов, вырабатывающих агарагар.

Изучением растительных ресурсов вод, омывающих нашу страну, длительное время занимается уникальный научный коллектив — Архангельская научно-исследова­ тельская водорослевая лаборатория, которая обследовала и взяла на учет промысловые запасы водорослей Белого, Баренцева и других морей.

Как сообщалось в печати [23], в последние годы в ряде прибрежных районов страны высеивается одноклеточная зеленая водоросль — знаменитая хлорелла. Поперечник отдельной водоросли имеет 4—10 микрон, но благодаря высокой скорости размножения вес ее за сутки увеличи­ вается в 1000 раз. Теоретически один килограмм хлореллы за 17 дней может превратиться в миллиард центнеров биологической массы. По сравнению с наземными растени­ ями хлорелла обладает более высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии и использования ее для своего роста.

Витамина С хлорелла содержит почти столько же, сколько лимон, белка —в четыре раза больше, чем пшеница. В воде с растворенными солями фосфора, азота и некото­ рыми другими элементами урожай хлореллы составляет более 40 т сухого концентрата с одного гектара, что во много раз превышает урожай кормовых трав на суше. Известно, что хлорелла идет не только на корм скоту. Она успешно испытана как добавка к пище космонавтов, как основа для создания замкнутого кругооборота веществ в косми­ ческих и в подводных жилищах.

Мы упомянули о получении высокого урожая хлореллы при добавлении в воду солей идругих питательных веществ. В связи с этим следует отметить, что наука давно предло­ жила ряд путей повышения урожайности водных полей. Например, известно, что на дне морей скапливаются ценные питательные вещества, которым затруднен путь наверх, где они могли бы снова принять участие в кругово­ роте живого вещества, «удобрив» голубую ниву. Академики Л. А. Зенкевич и А. А. Бреховских предложили ряд про­ ектов принудительной вертикальной циркуляции вод,

38

в результате которой органические осадки будут выно­ ситься наверх.

Итак, налицо ряд предпосылок к созданию управля­ емых морехозяйств. Экономисты подсчитали, что уже сейчас ежегодный мировой сбор только выращенных на специальных плантациях водорослей превышает 500 тыс.т. Подводные фермы дают около 500 тыс. т моллюсков. Почти весь мировой улов ханоса (около 100 тыс. т в год) получают в морехозяйствах. Половину всего улова кефали в Черном море составляет рыба, выращенная в лагунных хозяйствах.

В 1965 г. в Японии была создана одна из первых под­ водных ферм для выведения форели и семги.

Товарная продукция японских морехозяйств уже в 1966 г. составляла 3% всего улова страны, а в 1968 г. превысила 10%. В Англии функционируют морские хозяйства по разведению ,и доведению до товарного вида камбалы. Проводятся широкие эксперименты по разведе­ нию рыб и в ряде других стран.

Наука продолжает активно участвовать в эксперимен­ тах по созданию регулируемых морехозяйств. Например, подводная ферма по искусственному разведению морских рыб в Кислой губе Баренцева моря организуется на строго научной основе под наблюдением Лаборатории воспроиз­ ведения Полярного института морского рыбного хозяй­ ства и океанографии. На рис. 19 показан гидростат, который используют ученые института для проведения подводных исследований.

И все-таки можно утверждать что приведенные выше цифры, характеризующие продукцию морских плантаций, составляют едва ли доли процента от того, что могут давать морехозяйства.

Можно указать много причин, затрудняющих развитие управляемых морских хозяйств. Среди них будет, конечно, и нерешенность многихобщенаучных и методологических вопросов. Но одной из основных причин, по-видимому, является отсутствие необходимой техники.

Действительно, обратимся к добыче ценных морских водорослей. Существуют единичные суда, на которых добыча водорослей механизирована (рис. 20). Наш «Гипрорыбфлот» создал оригинальную косилку-трал. Но прак­ тически до сих пор сбор водорослей ведется устарелыми, примитивными способами, вплоть до сбора вручную с использованием водолазов.

39

Техника, обслуживающая морехозяйства, развивается крайне неравномерно. Можно назвать и ряд интересных технических достижений последних лет, например исполь­ зование световых и электрических сигналов для управ­ ления поведением объектов промысла. Известно, что по методу, разработанному советскими специалистами,

\

Рис. 19. Подводный исследователь в гид­ ростате Полярного института морского рыб­ ного хозяйства и океанографии.

в рыбный промысел внедрена и широко осваивается добыча рыбы на свет. Например, кильку Каспийского моря начали отлавливать в больших количествах только после внедрения этого метода, суть которого сводится к следу­ ющему. В воду опускают мощную электролампу, рядом с которой находится входное отверстие шланга всасыва­ ющего устройства. Рыба тянется к яркому свету, а насос втягивает ее вместе с водой в сливное устройство на палубе судна (рис. 21).

40

Популярную ныне сайру ловят с использованием мощ­ ных прожекторов обнаружения (рыба реагирует на яркий свет всплесками) и светильников красного и синего

Рис. 20. Судно-косилка для сбора водорослей.

света, сбивающих рыбу в плотный косяк и направляющих этот косяк в зону ловушки.

Не менее широко используется в рыбном промысле ■электродов. Так, при ловле тунца заводится сеть, в кото-

Рис. 21. Схематическое представление способа лова рыбы на свет с использованием всасывающего устройства.

рую вплетены провода. Когда на приманку (кусок рыбы), размещенную над сетью, собирается стая тунцов, через провода пропускается электрический ток,' что приводит к своего рода электронаркозу гигантских рыб. При этом возрастает количество выловленной рыбы, а также повы­

41

шается качество улова, так как уснувшая рыба не делает энергичных попыток освободиться из сети, как при обычном лове, а значит, не повреждает чешую, в мышцах ее не накапливается кислота (продукт усталости), что спо­ собствует лучшему сохранению добычи.

Летом 1970 г. на советском траулере «Козерог» спе­ циалисты Болгарии, ГДР, Польши и Советского Союза около четырех месяцев изучали новые методы лова рыбы в водах Восточной Атлантики, в частности с помощью электрических тралов. Было установлено, что примене­ ние электрических тралов увеличивает улов рыбы на 50%.

Все шире используются и акустические методы управ­ ления поведением промысловых рыб, а также гидроаку­ стические приборы обнаружения и классификации рыб­ ных косяков.

Отечественная промышленность освоила выпуск раз­ нообразных гидроакустических приборов, входящих в ком­ плексы рыбопоисковой аппаратуры. Это и шумопеленга­ торы, позволяющие пррслушивать акваторию с целью обнаружения наиболее плотных скоплений промысловых видов рыб, и эхолокаторы, уточняющие координаты объекта промысла. Намного сложнее обстоит дело с клас­ сификацией (опознанием) обнаруженной рыбы. Акусти­ ческое поле в районе расположения приемных антенн гидроакустического вооружения судна крайне затрудняет опознание полезного сигнала. Лишь в самые последние годы, благодаря успехам теории автоматического опозна­ ния образов, наметились определенные пути решения сложной задачи классификации рыбных косяков и отдель­ ных (крупных) рыб.

Обнадеживают и некоторые результаты, полученные при исследованиях возможности акустического управления поведением рыб. Например, звуковые приманки уже нахо­ дят практическое применение в промысловом рыболов­ стве. На советских тунцеловных судах, ведущих океани­ ческий промысел, все шире используются специальные уста­ новки типа дождевальных машин. Когда судно входит в зону промысла тунца, из установок в район заброшенных тунцеловных удочек выбрасываются струи воды. Звук падающих капель этого искусственного дождя имитирует звуки, производимые выбрасывающимися из воды мелки­ ми рыбками, а падение капель вызывает колебания воды, сходные с колебаниями, создаваемыми движущейся стай­ кой мелких рыб. Тунцы стремительно бросаются к месту

42

падения капель искусственного дождя. При этом помимо привлечения их к орудиям лова, достигается еще одно преимущество: звуковая приманка усиливает у тунцов пищевой рефлекс, что также способствует успеху про­ мысла.

Значительные успехи, достигнутые советскими аку­ стиками и океанологами, позволили одному из крупней­ ших ученых, работающему в этой области, академику А. А. Бреховских очень образно охарактеризовать воз­ можные перспективы: «Нынешним рыбакам — охотникам за рыбами — в недалеком будущем придется переквали­ фицироваться в. пастухов. Они будут как бы играть на дудочках, имитируя звуки, издаваемые рыбами при кор­ млении. Это не метафора. Особые акустические устройства позволят рыбакам созывать в свои сети огромные стада рыб».

К некоторым другим вопросам, связанным с возмож­ ностями управления поведением рыб и морских животных, мы вернемся в главе, посвященной инженерному исполь­ зованию органических систем.

И все же техническое оснащение морехозяйств намного отстает от действительных потребностей и от потенциальных возможностей приборостроения и современной техноло­ гии. Очень далеко от идеального сочетание промысло­ вого труда с промышленным. Практически не пришла

вокеанологию большая кибернетика, хотя отдельные шаги

вэтом направлении сделаны. Так, разработана [27] динамическая модель популяций рыб с целью ее исполь­ зования в коммерческом рыболовстве. Модель учитывает

пополнение, рост, добычу, естественную смертность. О практической ценности этой модели говорит тот факт, что она была принята для использования продовольствен­ ной и сельскохозяйственной комиссией ООН, британским министерством сельского хозяйства и рыболовства и другими официальными органами. Аналогичные модели созданы советскими учеными для определения оптимальной структуры стада. Однако для практической реализации такого рода систем регулирования необходимо решить достаточно трудные технические задачи сбора данных и контроля. Решение этих задач только намечается (напри­ мер, Управлением научных исследований ВМФ США создаются суда с телеуправляемыми «торпедами» для сле­ жения за передвижением крупных морских животных и стай рыб).

чз

§ 3.

Промышленное использование гидросферы

Пока люди не знают сил природы, они слепо подчиняются им, а раз они узнали их, тогда силы природы подчиняются людям.

Г. В. Плеханов

Как показывает практический опыт, дно Мирового океана может стать мощным поставщиком широкого ассортимента полезных ископаемых: железа, титана, олова, алмазов, золота, вольфрама, нефти, угля и т. д. (рис. 22).

Рис. 22. Плавучая буровая установка «Хазар».

ленная добыча брома из морской воды ведется в Индии, Ка-

44

наде, Бразилии, Японии, США, причем в Японии из мор­ ской воды вырабатывается 100% брома, в США — около 80% и т. д. Более 30% мировой добычи поваренной соли осуществляется также на морских промыслах. В печати сообщалось о разработке лз США способа извлечения из морской воды растворенного в ней урана, запасы которого в океане составляют 3 млрд. т. У берегов Юго-Западной, Африки со дна Атлантического океана добывают ежегодно десятки тысяч каратов 1 ювелирных алмазов высокого качества. В Канаде со дна Атланти­ ческого океана ежегодно поднимают около 6 млн. т угля.

В нашей стране ведутся большие теоретические и экспериментальные работы по использованию шельфа морей для добычи полезных ископаемых. Всемирно изве­ стны успехи советских нефтяников в добыче нефти со дна Каспийского моря. На рис. 23 дан вид города нефтяни­ ков «Нефтяные камни». В последние годы на Балтике, в море Лаптевых, в Японском и Черномі морях осуществ­ ляется широкий поиск, опытная добыча и обогащение ти­ тана и олова. В этих работах принимают участие десятки институтов, университетов и отдельных кафедр. Большую инициативу проявляют в этом направлении Ленинград­ ский горный институт, готовящий инженеров для морских геологических работ, а также кафедра и проблемная лаборатория Московского государственного университета.

Программы работ по поиску и добыче полезных иско­ паемых со дна морей, омывающих берега нашей страны, неоднократно обсуждались в широкой печати 1.2 В основ­ ном они сводятся к поиску закономерностей размещения тяжелых минералов и других представляющих интерес объектов подводной добычи на шельфе морей, разработке конструкций оборудования, применяемого для ■добычи

ипоиска, отысканию технологических решений подводной добычи полезных ископаемых. Опытная добыча и обогаще­ ние титанового сырья- в Балтийском море, проведенные Проблемной лабораторией Московского горного института

иМинистерством цветной металлургии СССР, позволили спроектировать первое в нашей стране морское горное предприятие.

1 Карат — единица массы, применяемая для выражения массы драгоценных камней и жемчуга и равная 0,2 г.

2 См., например,.М. Р о с т а р ч у к. Горняк уходит в море. — «Известия», 1970, 16 октября.

45