Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски

исследователи вытаскивали из морских глубин полупустые сети: несколько случайных креветок, десяток медуз, пара мелких рыбешек. Ничего, что могло бы действовать как экран или преграда для мощной звуковой волны.

Попытки разгадать феномен «призрачного дна» стали навязчивой идеей для целого поколения гидроакустиков и особенно морских биологов: слой перемещался с такой быстротой и регулярностью, что секрет явно был связан с поведением каких-то организмов, а не просто слоя океанской толщи. Может, виной всему мелкие планктонные хищники, известные как сифонофоры? Они составляют сложную разветвленную колонию, в вершине которой находится газовый пузырь, и не исключено, что звук отражается от этого «поплавка». А может, эффект создается светящимися анчоусами, чьи плавательные пузыри играют роль акустического резонатора? Но траление по-прежнему не давало результатов. Тогда исследователи стали совершать погружения на подводных аппаратах – и тоже возвращались с пустыми руками. Всякий раз при достижении заданной глубины искомый слой оказывался неотличим от выше- и нижележащих. Иногда при подъеме к поверхности он распадался на два пласта. Иногда удавалось вычленить две или три отдельные прослойки (в зависимости от частоты звука, излучаемого эхолотом). Но, каковы бы ни были локальные вариации, приборы повсеместно фиксировали характерное суточное перемещение звукорассеивающего слоя.

Наконец океанологи убедились, что за акустический ребус ответственны рыбы.

Светящиеся анчоусы, или микто́фовые, населяют моря нашей планеты уже более 50 миллионов лет. В семейство входит около 250 видов, распространенных по всему земному шару. Это небольшие рыбки с серебристым телом размером с мизинец, крупными глазами и тонкими плавниками. Укрываясь от хищников, они держатся плотными скоплениями в толще воды. Поскольку им постоянно грозит опасность стать добычей более крупных видов, светящиеся анчоусы необычайно пугливы и при малейшем шорохе молниеносно уходят на глубину. В полном соответствии со своим названием они обладают особыми «фонариками», которые расположены правильными группами на голове и туловище и способны испускать синий, зеленый или желтоватый свет. Это обеспечивает маскировку на фоне нисходящего с поверхности света. Миктофовые – исключительно юркие создания. С миром людей они почти не контактируют, а, как и множество их соседей, просто стараются по возможности защититься от естественных врагов.

Умение быстро спрятаться – жизненно важный навык для любой маленькой рыбки, обитающей в подводном сумраке. Спору нет, ближе к поверхности лучше обстановка с кормом, но и уязвимость возрастает. Поэтому в наиболее рискованное светлое время суток миктофовые стараются затаиться в глубине, а под покровом ночи мигрируют вверх в погоне за зоопланктоном. Их плавательный пузырь при прохождении через него звуковой волны начинает резонировать, отбирая у волны акустическую энергию и затем рассеивая ее в окружающую среду. Светящиеся анчоусы не способны опередить звук, но очень чутко реагируют на любые другие раздражители и спасаются бегством, едва заметив что-нибудь подозрительное в радиусе 20 метров. Ученые потому и бились над разгадкой феномена так долго: к моменту, когда тралы достигали нужной глубины, рыб там уже давно не было. Первостепенная задача миктофовых – идеальная скрытность. В этом искусстве им нет равных. И только от звука они уйти не в состоянии.

Так и получилось, что исследователи «видели» эти организмы по показаниям приборов, но не догадывались, с чем имеют дело. Физики и биологи во все глаза смотрели на записи эхолотов и недоумевали. Они бесконечно спорили о причинах, выдвигали всё новые гипотезы и новые опровержения. И лишь в середине 1960-х годов картина стала проясняться. Сегодня установлено, что именно плотные скопления светящихся анчоусов – основной компонент глубоководного звукорассеивающего слоя, но из-за пугливости этих существ ученым долго не удавалось их обнаружить. Миллионы крошечных плавательных пузырей служат мощной акустической преградой: биология в некотором смысле дает фору физике[167]. Определенный вклад в создание описанного эффекта вносят и другие животные. Если слоев два и более, они чаще всего образованы несколькими автономными видами. Любые массовые организмы, совершающие вертикальные миграции с глубины порядка 1000 метров к солнечному свету, выступают связующим звеном между экосистемами поверхностных и глубоководных слоев, играя роль своеобразного лифта для доставки питательных веществ.

Итак, живой звукорассеивающий слой, опускающийся и поднимающийся по суточному графику, есть повсеместно. Хотя это явление составляет одну из важнейших биологических особенностей Мирового океана, обнаружить его удалось далеко не сразу – и только благодаря звуковым эффектам. Если бы ученые полагались исключительно на траловые уловы и собственное зрение, мы, возможно, до сих пор не подозревали бы о существовании такого количества светящихся анчоусов. Целый пласт подводной фауны оставался неизвестным, пока исследователи не воспользовались правильным «посредником». Гидроакустические методы дали нам ключ к сокровищнице новых знаний об океане. Однако у нас никогда не было возможности изучать акустику океана в ее первозданном виде: люди начали сами производить подводные шумы задолго до того, как научились их улавливать. Конечно, они их даже не замечали, ведь человек к этим звукам нечувствителен. Чего не сказать о морских обитателях.

Летописи, извлеченные из китовых ушей

В 1940-е годы чрезвычайные условия военного времени заставили человечество осознать, что звуковые волны – единственный эффективный способ передачи сигналов в океане на большие расстояния. А значит, чтобы постичь тайны этой плотной жидкой стихии, нужно вооружиться не прожекторами, а гидролокаторами. Но звук есть лишь побочный продукт некоторого механического возмущения: все, что приводит молекулы воды в колебательное движение, создает акустический импульс, распространяющийся в океанской толще по принципу домино. Пикша достигает такого эффекта за счет произвольного сжатия барабанных мышц по бокам плавательного пузыря. Для той же цели в первых гидролокаторах существовал поршнеобразный излучатель, который принудительно выдвигался и оказывал давление на водную среду. Принцип здесь общий, и ценность звука как средства передачи информации именно в этой универсальности: любой источник, вызывающий под водой последовательные толчки или вибрацию, оказывает – намеренно или нет – акустическое воздействие на морские глубины. Звуковой ландшафт океана составлен из акустических «следов» тысяч удаленных событий, которые докатываются волнами до конкретной точки.

Так что появление гидролокатора в этом смысле мало что изменило: мы и раньше тревожили океанские недра своими шумовыми вторжениями, просто теперь стали делать это сознательно. Поскольку дальность распространения звуков под водой весьма значительна, а люди никогда не отличались деликатностью, природа была вынуждена столетиями внимать человеку. Иной звук эфемерен и живет всего мгновение, но, случается, он оставляет о себе вполне осязаемую память. Некоторые из таких материальных свидетельств нашли сегодня приют в подвале одного почтенного британского учреждения.

«Чтобы эту штуку извлечь, надо очень постараться», – говорит главный куратор отдела млекопитающих лондонского Музея естественной истории Ричард Сэйбин. В руках у него высокая стеклянная колба с бесцветной жидкостью, в которой плавает заостренный