Коллектив авторов - Сборник Поход «Челюскина»

Как выяснилось, количество водорослей в планктоне полярных морей колеблется от нескольких тысяч до 200 тысяч клеток в одном литре.

Качественные и количественные пробы планктона продолжались и во время зимовки «Челюскина» во льдах Чукотского моря. Каждые десять дней через прорубь сетью и батометром брались пробы планктона. Благодаря наличию микроскопа пробы обрабатывались на судне, и до его гибели удалось обработать около трети весьма обширной коллекции.

Продуктивность планктона, т. е. количество органического вещества, накопляющегося в телах организмов, нередко определяют путем подсчета количества организмов, их общей массы в определенном объеме воды. Однако этот метод крайне груб и дает лишь самые приблизительные величины.

В физиологии высших растений давно применяется способ определения интенсивности усвоения растением углерода, углекислоты и синтеза органического вещества путем определения количества кислорода, освобождающегося при этом процессе.

Мною на «Челюскине» была принята несколько измененная методика немецкого физиолога Тюттера, исследовавшего процесс ассимиляции углекислоты водорослями Кильской бухты.

Проба воды, взятая батометром с глубины 0,5–5 метров, реже 10 метров, разливалась в две склянки с притертыми пробками; объем склянки — 250–300 кубических сантиметров. Одну из этих склянок я помещал в металлический светонепроницаемый футляр и затем на определенный промежуток времени оставлял обе на палубе в большом стеклянном сосуде с водой. После 10 — 12-часовой экспозиции я определял количество растворенного в воде кислорода обычным методом Винклера.

Как и следовало ожидать, в белой склянке количество кислорода в подавляющем большинстве опытов было больше, чем в темной. За один час на один литр воды выделялось от 0,001 до 0,091 кубического сантиметра кислорода. Сравнивая полученные на [243] «Челюскине» результаты с весьма немногочисленными наблюдениями других исследователей в более южных морях, следует признать, что интенсивность ассимиляции углекислоты в береговых полярных морях в летние месяцы примерно соответствует интенсивности у берегов Северной Норвегии в весенние месяцы или в южной части Балтики зимой.

* * *

Процесс ассимиляции в клетках зеленых растений можно представить следующим образом. Шесть молекул углекислоты расщепляются на кислород и углерод. Последний вместе с шестью молекулами воды связывается в простейший углевод, например глюкозу. При этом освобождаются шесть молекул газообразного кислорода. Нетрудно подсчитать, что на каждый грамм кислорода, освобождаемый растением при разложении углекислоты, приходится 0,94 грамма глюкозы, синтезируемой растением.

В среднем за сутки фитопланктоном выделялось 0,4 кубического сантиметра кислорода на один литр воды моря. В районах с обильным планктоном кислорода выделялось 0,5 кубического сантиметра на один литр воды. Это количество кислорода соответствует синтезу 0,54—0,67 миллиграмма глюкозы.

Можно повидимому принять в условиях наших полярных морей толщину продуцирующего слоя, в пределах которого водоросли получают достаточно света для фотосинтеза, равной 20 метрам. На один гектар поверхности моря за лето водоросли планктона «производят» 2–2,7 тонны сухого органического вещества. Оговариваясь, что эти величины нуждаются в проверке и уточнении, мы можем все же отметить, что продукция органического вещества, приходящегося на один гектар моря, весьма близка к продукции наземных растений на один гектар суши. Этот интересный вывод показывает, насколько полно мельчайшие растения полярных морей используют энергию солнечных лучей, несмотря на, казалось бы, крайне неблагоприятные условия существования, прежде всего при температурах ниже нуля. [244]

Научное изучение состава морской воды помогает познать режим моря. Так например анализ морской воды дает представление о приливо-отливных и постоянных морских течениях, о влиянии воды, приносимой в моря реками, о распространении приточной воды на поверхности моря и т. д.

Составом воды в значительной степени обусловливаются количество и виды обитающих в воде животных и растительных организмов. Так как животные организмы поглощают кислород и выделяют углекислоту, а растения, наоборот, поглощают углекислоту и выделяют кислород, то на основании данных о содержании в том или ином районе моря кислорода и углекислоты можно иметь представление о жизни животных видов в данном районе.

Воды океанов и морей неодинаковы по своему составу. Больше того, даже в одном, отдельно взятом море химический состав воды не бывает постоянным. В моря впадают реки, несущие пресную воду. Эта вода, вливаясь в море, понижает, преимущественно около [245] берегов, соленость морской воды. Наоборот, сильные испарения, отсутствие осадков и образование льда немного повышают соленость воды. На различных глубинах вода также имеет неодинаковый химический состав.

На «Челюскине» пробы на гидрохимический анализ брались с поверхности моря через каждые десять миль на всем протяжении пути от Мурманска до Берингова пролива. Кроме того в пунктах, наиболее интересных по своему значению, делались глубоководные станции, на которых пробы воды брались с глубин специальными приборами, называемыми батометрами. При взятии проб прежде всего фиксировалась температура воды, а затем пробы поступали в химическую лабораторию, где производились необходимые анализы. Основными элементами, характерными для морской воды, являются: а) соленость, б) щелочный резерв, в) концентрация водородных ионов, г) содержание кислорода.

Помимо анализов, характеризующих наличие этих основных элементов, из наиболее важных для нас точек морей брались пробы на полный химический анализ, а с глубоководных станций брались пробы на содержание солей серной, азотной и азотистой кислот. За период рейса судна и за время зимовки произведено несколько сот определений солености. Колебания солености в различных пунктах пути следования «Челюскина» были довольно значительны. Особенно резко падала соленость с приближением к льдам и устьям рек.

Очень важны работы по установлению щелочного резерва морской воды. Щелочный резерв составляется из суммы основных солей угольной кислоты, каковыми являются углекислый и двууглекислый кальций, углекислый натрий и т. д. Содержание углекислого кальция в морской воде подвергается наибольшим колебаниям. Низшие животные организмы, используя углекислый кальций для построения своих скелетов, сокращают этим наличие кальция в морской воде. Скелеты скапливаются в глубинных слоях воды, и так как эти слои богаче углекислотой, чем поверхностные, то они растворяют кальций. Поэтому в придонных слоях содержание углекислого кальция выше, чем в поверхностных.