За свой труд «Об обмене вод Черного и Средиземного морей» будущий адмирал Степан Осипович Макаров получил премию Санкт-Петербургской Императорской академии наук, и с него начинается научное изучение Черного моря. Почти за полтора века океанографы и гидрологи исследовали его достаточно подробно, но две его уникальные особенности, отличавшие Черное море от других морей, они открыли почти сразу.
К концу XIX века в отечественной океанографии сложилась парадоксальная ситуация. С 1768 по 1872 год Россия снарядила больше трех десятков океанографических экспедиций, восемь из них были кругосветными плаваниями, в ходе которых были досконально изучены северные и дальневосточные моря, открыт один из материков Земли — Антарктида. А Черное море тем временем с точки зрения океанографии оставалось tabula rasa. Кроме промеров глубин в прибрежных районах о нем ничего не было известно, первая лоция Черного моря появилась только в 1851 году.
Босфорские каникулы капитана Макарова
Причиной тому была непрерывная череда русско-турецких войн и «вторая мировая война XIX века» — Крымская война, или, как ее называют в западной историографии, Восточная война (la Guerre d’Orient). Только после окончания последней русско-турецкой войны 1877–1878 годов началось планомерное научное исследование Черного моря, да и то не сразу.
В 1881–1882 годах будущий адмирал Степан Осипович Макаров описал течение в Босфорском проливе, которое оказалось двухслойным: верхнее течение несло распресненные черноморские воды в Мраморное море, а нижнее, океанической солености, стекало через босфорский порог в котловину Черного моря. Его научный труд «Об обмене вод Черного и Средиземного морей», опубликованный в 1885 году, был удостоен премии Императорской академии наук.
Но целенаправленным и тем более плановым это исследование назвать никак нельзя. Командовавший пароходом «Тамань» капитан второго ранга Макаров почти год простоял в Босфоре. Босфорские течения он исследовал на корабельных шлюпках не то чтобы от безделья, а чтобы не терять зря времени, все-таки он уже был награжден Малой золотой медалью Русского географического общества (РГО) за свои работы по океанографии.
Научный патриотизм
Вице-адмирал Степан Осипович Макаров
Фото: Фотоархив журнала «Огонёк» / Коммерсантъ
Вице-адмирал Степан Осипович Макаров
Фото: Фотоархив журнала «Огонёк» / Коммерсантъ
Плановое и целенаправленное исследование Черного моря началось в 1890 году, и предшествовал ему в январе того года доклад на заседании РГО приват-доцента Новороссийского университета Николая Андрусова «О необходимости глубоководных исследований в Черном море».
Обрисовав положение Черного моря в системе внутренних морей Евразии, докладчик последовательно, шаг за шагом показал крайнюю недостаточность знаний о природе Черного моря — не только его гидрологии, растительности и фауны, но даже рельефа дна. В сущности сколько-нибудь удовлетворительно были изучены лишь глубины северного побережья моря, отрывочно — кавказских берегов. Глубины же у анатолийских и балканских берегов и тем более центральной котловины Черного моря на юг от Крыма были совершенно неизвестны, только распределение температуры, солености и плотности более или менее удовлетворительно изучены до глубины 490 саженей (887 м).
Закончил свой доклад Андрусов словами: «Чтобы изучить как следует Черное море, надо иметь судно, которое хотя бы отчасти повиновалось желанию натуралиста. А такое судно нелегко получить. Для этого нужно содействие моряков. Смею высказать надежду, что последние, сознавая всю важность всестороннего изучения русских морей, не допустят, чтобы этим вопросом занялись иностранные ученые... Мне кажется, было бы обидным для русского флота и для русских ученых, если бы русские воды были изучены иностранцами или по их инициативе».
В апреле того же 1890 года для научных исследований Черного моря была выделена канонерская лодка «Черноморец», разоруженная, конечно. Но в июне она ушла в первый научный рейс, уже оборудованная как настоящее научно-исследовательское судно: с глубоководными батометрами, термометрами, донными драгами, тралами, пелагическими планктонными сетями и т. д. Разумеется, такую реакцию морского ведомства вызвал не приват-доцент Андрусов из Одессы 29 лет от роду, никому не известный тогда в столице.
Его доклад на заседании РГО был адресован не научному сообществу, а одному человеку. И этим человеком был даже не генерал-адмирал великий князь Константин Николаевич, возглавлявший тогда РГО. Приват-доцент метил выше, он обращался к самому Александру III, при котором развернулось большое строительство русского военного флота, который по водоизмещению вышел на третье место в мире. И, конечно же, доклад доцента Андрусова, давнего протеже академика Александра Ковалевского, был не его личной инициативой. За ним стояли такие крупные отечественные океанографы и морские биологи, как тот же Степан Макаров (уже в адмиральских эполетах), академик Ковалевский и ряд других, сейчас забытых ученых гидрографов, но тогда при высоких чинах и близких к власти.
«Воняет!»
Командовал «Черноморцем» в его научном рейсе его штатный командир капитан второго ранга Смирнов, а научными руководителями экспедиции были заведующий отделом морской метеорологии Главного гидрографического управления подполковник Иосиф Бернардович Шпиндлер и капитан второго ранга барон Врангель Фердинанд Фердинандович, оба замечательные русские гидрографы, ныне, к сожалению, забытые. Инициатору экспедиции доценту Андрусову тоже нашлось место на научной канонерке, правда, довольно двусмысленное.
Сразу стал вопрос: где ему столоваться в кают-компании — за столом с командиром судна бароном Врангелем и подполковником Шпиндлером или за столом младшего офицерского состава. Вопреки военно-морским правилам его все-таки посадили за стол начальства. Но матросы, которые видели, как он с пинцетом копается в пробах донного ила, прозвали его «штатский господин, который грязью заведует».
В первом же рейсе «Черноморца» было сделано «изумительное», по словам его участников, открытие. Оно действительно изумляло: ниже глубины 100 саженей (200 м) и до самого дна вода Черного моря была заражена сероводородом, причем по всей акватории моря. Много лет спустя уже профессор и известный океанолог Николай Иванович Андрусов в разговоре с заведующим Севастопольской биологической станцией Зерновым с юмором рассказывал: «Вы думаете, кто первый открыл в Черном море сероводород — Шпиндлер, Врангель или я? Ничего подобного!
Открыл его боцман “Черноморца” Маклашевский, на которого была возложена обязанность руководить спуском и подъемом батометров и переливанием из них воды в заготовленные склянки. Переливая первую пробу глубоководной воды, он вдруг обратился к Врангелю: “Ваше высокородие, а ведь вода-то того... воняет!” С тех пор когда боцман Маклашевский, георгиевский кавалер и строгий служака, смотревший на каждую возложенную на него обязанность как на священнодействие, выливал в стакан драгоценную влагу, добытую с таким трудом с глубин, доходивших до 2 верст, с мостика неизбежно раздавался вопрос: “Воняет?”, на что боцман с презрением отвечал: “Воняет”».
Всего «Черноморец» прошел 2,5 тыс. миль и, возвращаясь в Одессу, был близок к еще одному «изумительному открытию». На станции №55 на глубине 25 саженей (50 м) милях в 20 на юго-восток от Тузловского лимана донный трал поднял «огромное количество багряных водорослей, обросших губками, между которыми виднелись и маленькие известковые губочки. На ветвях водорослей сидели красные же Idotea и крабы, амфиподы, на принесенных с ними мидиях — масса литотамний, асцидий Crangon и целая масса других животных форм».
Судно спешило домой в Одессу, и от повторных драгировок пришлось отказаться. Так открытие колоссального скопления красной водоросли филлофоры в придонных водах северо-западной части Черного моря задержалось на 18 лет.
«Филлофорное море»
Открыл и описал гигантское скопление придонных красных водорослей в мелководной северо-западной части Черного моря заведующий Севастопольской биостанцией Сергей Алексеевич Зернов в 1908 году во время рейсов на траулере рыбнадзора «Академик Бэр» (1908). Свои научно-исследовательские суда (НИС) у ученых на Черном море появятся еще нескоро, пока они ходили в экспедиции на арендованных. На площади 100 кв. км «Академик Бэр» провел десять тралений, и каждый раз трал приносил огромные комки красной водоросли филлофоры весом до полутонны.
В следующем, 1909 году Зернов повторил экспедицию в те же места на траулере «Федя», значительно расширив район траления. Результат был такой же, о чем он сообщил в «Ежегоднике Зоологического музея Императорской академии наук» (1909). Окончательно оконтурить «филлофорное море без берегов», как его назвал Зернов по аналогии с Саргассовым морем, удалось в 1911 году в ходе рейса на ледоколе «Гайдамак». «Благодаря работам на “Гайдамаке” в 1911 году мы теперь с полной уверенностью доводим границу Филлофорного поля до острова Фидониси (ныне о. Змеиный.— Прим. ред.)»,— писал Зернов в отчете экспедиции.
В более поздней его работе, написанной в соавторстве с профессором Андрусовым, сообщалось: «Часть биоценоза мидиевого ила, расположенного в треугольнике: Севастополь, Дунай, Одесса, занята очень своеобразным… биоценозом филлофорного поля, занимающего площадь около 70 морских миль длиной и более 40 — шириной… В этом районе все дно Черного моря положительно завалено красной водорослью, филлофорой… Она находится там в таком громадном количестве, что траулер за короткое время поднимает ее до 189 пудов (более 3 тонн.— Прим. ред.); даже паровой лебедкой было трудно поднять тралы, и их приходилось разрезать, чтобы выбросить лишнюю тяжесть в море… Живут там рыбы, черви, раки — все красные».
«Филлофорное поле Зернова», как его потом назвали, в северо-западной части Черного моря на глубинах 20–50 м, было площадью примерно с треть Крымского полуострова, и запасы красной водоросли филлофоры (источника йода и пищевого загустителя типа агар-агара) на нем оценивались в 10 млн тонн. Откуда оно тут взялось и почему филлофора не образует столь мощных скоплений, например, у крымского или кавказского побережий, хотя попадается и там, ученые спорят до сих пор, хотя ясно, что здесь ее было так много потому, что именно здесь водоросль нашла для себя оптимальные условия, каких нет больше нигде во всем Черном море.
Обильное поступление питательных веществ, которые выносят сюда Днепр, Днестр, Дунай, обширные площади ровного дна как раз на нужной глубине, подходящие температуры. Кроме того, филлофоре не страшны неудобства, которые мешают поселиться здесь другим водорослям. Например, бурой водоросли цистозире, всем известной по прибрежным камням Крыма, нужно больше света и твердый субстрат — те же камни, к которым она могла бы прикрепиться. Филлофора же прекрасно себя чувствует, и свободно плавая над дном; волны и течения могут скатывать ее в гряды и валы, как угодно перекатывать их по дну, потому что «верха» и «низа» у нее нет.
Как почти сразу выяснили морские биологи, основную массу красных водорослей здесь составлял вид Phyllophora crispa (ребристая филлофора), и именно он не нуждается к прикреплению к дну, а ведет себя как «перекати-поле». Менее распространен был вид Phyllophora brodiaei (филлофора Броди), и совсем немного было тут водорослей вида Phyllophora membranifolia (филлофора пленчатолистная). Эти виды были описаны здесь гораздо позднее, уже в послевоенное время. Они были седентарными, то есть должны были прикрепляться к донному субстрату, а поскольку на дне тут были ил и песок, они садились на створки отмерших мидий, которых тут было много (мидиевый ил, о котором писали Зернов и Андрусов).
Откуда тут взялась ребристая филлофора, ученым голову ломать нужды не было, это явно был иммигрант из Средиземного моря, вселившийся сюда 5–6 тыс. лет назад во время прорыва Босфора. Что касается двух других видов, то с ними дело было сложнее. Они типичные обитатели арктических и бореальных вод Евразии и Америки, и объяснений их появления в Черном море могло быть только два. Либо они попали сюда в результате плейстоценового потопа 17–14 тыс. лет назад, когда солоноватое Новоевксинское озеро, которое располагалось на месте современного Черного моря, было затоплено водой из многочисленных ледниковых водоемов к северу. Либо их завезли сюда шедшие в Одессу торговые суда точно так же, как они завезли в Черное море моллюска рапану.
Но все это исследователи изучали потом, а в начале ХХ века ученых поразилb прежде всего грандиозность и необычность картины валов красной водоросли, перекатывающихся по дну моря. При этом эту картину они могли представить себе только умозрительно на основании результатов драгировок морского дна, водолазного снаряжения у них тогда не было. Только в послевоенные годы, когда на НИС черноморских ученых появились акваланги, они увидели эту картину воочию.
На 20–50-метровой глубине, в подводном полумраке, над ровным илистым дном, тянутся параллельными полосами на сотни километров, с запада на восток, бесконечные темные гряды водорослей, как будто посаженные какими-то морскими земледельцами. Освещенные фонарем, они вспыхивают разнообразными оттенками багреца и пурпура. Еще Зернов писал: «Почти все организмы, живущие на филлофоре, окрашены в цвет бордо в полной гармонии с цветом самой филлофоры». Даже у сельди или скумбрий, которые паслись на филлофорном поле, плавники становились красные, как у красноперки.
Одесская эпопея филлофоры
Подробно и интересно история попыток коммерциализации «филлофорного поля Зернова» в Одессе описана замечательным популяризатором науки Алексеем Дмитриевичем Иорданским в №6 журнала «Химия и жизнь» за 1983 год. Он доступен в интернете, и желающие могут почитать эту захватывающую историю. Хотя с тех пор прошло почти 40 лет, есть вещи, неподвластные времени, и в их числе коммерция по-одесски. Если же совсем коротко, то дело было так.
В первые годы после открытия филлофорного поля оно для ученых представляло собой всего лишь гидробиологический феномен. Ни Зернову, ни Андрусову, которые уже стали академиками, даже не пришло в голову подсчитать суммарную биомассу филлофоры и ее годовую продукцию. Эти показатели были оценены только в ходе Азовско-черноморской научно-промысловой экспедиции (1922–1928 годы) под руководством профессора Книповича.
Между тем в тонне филлофоры содержалось до 3 кг йода, и долгое время только из морских водорослей его и добывали. Полукустарные прибрежные фабрички вырабатывали его в год по несколько десятков тонн, чего по тем временам вполне хватало. Потребность в йоде росла, но в 1860-х годах, выяснилось, что его гораздо проще и дешевле получать из отходов производства чилийской селитры. Развитию йодно-водорослевой промышленности это положило конец: она не смогла выдержать конкуренции. К началу XX века в Чили производилось 70–80% всего йода, добываемого в мире.
С тех пор о водорослевом йоде вспоминали только в случаях, когда чилийский йод по тем или иным причинам оказывался недоступным. Например, в России в 1915 году пришлось построить йодный завод в Екатеринославе, и сырьем для него стала черноморская филлофора. Масштабы производства, впрочем, были мизерными: за четыре года своего существования завод выработал всего 217 кг йода. Следующая, и последняя, попытка наладить в нашей стране производство йода из водорослей была сделана в начале 1930-х годов. Три йодных завода — на Белом море, на Дальнем Востоке и в Одессе (работал на филлофоре) — дали в 1932 году 15 тонн йода. Но и на этот раз йодно-водорослевая промышленность не выдержала конкуренции с добычей йода из попутных вод нефтяных месторождений, сырья обильного и дешевого. А черноморской филлофоре было суждено иное будущее.
Ее ткани богаты фикоколлоидами — природными студнеобразующими веществами. Классический их пример — агар-агар, который добывают из анфельции, тоже красной водоросли, живущей у нас в Белом море и на Дальнем Востоке. Очень близки по составу к агару и фикоколлоиды филлофоры — так называемый агароид. Водоросли-агароносы в наших морях насчитываются единицами. Кроме филлофоры и анфельции, это фурцеллярия на Балтике, грацилярия на Черном море и на Дальнем Востоке. К тому же из двух видов филлофоры, образующих основную массу «поля Зернова», филлофора ребристая, растущая где помельче (до 30-метровой глубины), содержит до 40% агароида, а в филлофоре Броди, занимающей более глубокие места, агароида нет совсем.
Вещества типа агара — ценнейший природный продукт, они нужны везде, где требуется придать какому-нибудь раствору свойства студня или сделать его вязким. Аппретирование тканей, мелование бумаги, стабилизация разных эмульсий, изготовление косметических кремов, зубных паст, разнообразных мазей, бактериологических питательных сред, гелей для электрофореза… Но главная область их применения, разумеется, пищевая промышленность. При этом отечественный агароид делали только в одном месте — на Одесском опытно-экспериментальном гидролизно-агаровом заводе на Пересыпи.
В 1969 году учеными одесского отделения АзЧерНИРО на НИС «Грот» была проведена большая экспедиция по оценке запасов филлофоры, замеры проводились на более чем тысяче станций в пределах «филлофорного поля Зернова». Результаты были такими: общая биомасса филлофоры ребристой — более 6 млн тонн, филлофоры броди и перепончатолистной — 2,4 млн тонн, то есть всего около 9 млн тонн. Иными словами, с 1920-х годов ареал и продуктивность «филлофорного поля Зернова» практически не изменились.
Но промысловое значение имела только филлофора ребристая, чистые ее заросли занимали примерно треть «поля Зернова», а запасы составляли 4 млн тонн. Остальное на «филлофорном поле Зернова», а также на открытом в 1966 году в Каркинитском заливе так называемом малом филлофорном поле из-за большой примеси прикрепленных видов филлофоры годилось только на кормовую муку.
В 1970 году одновременно начались реконструкция и расширение одесского агарового завода и интенсивный промысел филлофоры. От причала завода до границ «поля Зернова» специально выделенный для этого траулер шел семь–десять часов, а на сам сбор урожая — так, чтобы забить трюмы до отказа,— уходило до полутора суток. Когда траулер возвращался в Одессу, его на причале уже ждали перекупщики с Нового базара и Привоза, они брали мидий и рыбу, которая попадалась в трал в виде прилова и давала матросам с филлофорного траулера доход в 200 руб. с месяц, то есть вторую зарплату.
Агароидное одесское счастье длилось до начала 1980-х годов. Первыми неладное заметили перекупщики рыбы с Привоза: ее стало мало, а мидии были мелкими. Как мрачно заметил тогда один одесский гидробиолог, «это крысы уходят с тонущего корабля». По оценке ученых биомасса филлофоры на «поле Зернова» к этому времени снизилась до 1 млн тонн, то есть за десять лет в десять раз. И было очень похоже, что начавшийся процесс вошел в фазу необратимости.
Поначалу ученые думали, что это результат перелова, но практически сразу стало понятно, что перелов филлофоры — лишь одна из причин разрушения «филлофорного поля Зернова». В 1972 году на шельфе северо-западной части Черного моря началось бурение разведочных скважин Причерноморско-Крымской нефтегазоносной провинции. В 1974 году было открыто газоконденсатное месторождение Голицино на восточной границе «филлофорного поля Зернова», а после этого новые скважины шагали уже непосредственно по «полю Зернова», пока не дошагали до острова Змеиный. Попутно на максимальную мощность в 1970-е годы выходит Красноперекопский содово-бромный завод. А в Херсонской области началось массовое рисосеяние с еще более массовым применением пестицидов, которые в конечном итоге смывались в море и попадали в донные отложения.
На одесском агаровом заводе всерьез задумались над переходом от производства агароида к производству кормовой муки и даже разработали технологию кислотного гидролиза гликопротеина филлофоры (то есть белка, связанного с углеводами, который скот не усваивал) в водорослевый аминопептид, на 50–60% состоящий из аминокислот, уже вполне усвояемых. Рентабельность его производства составляла бы 2,5 тыс. руб. с тонны исходного сырья. Но грянула перестройка, потом в 1992 году завод акционировали, а в 2007 году он обанкротился.
В 1990-е годы на Украине ввели мораторий на добычу филлофоры, а в 2012-м объявили «филлофорное поле Зернова» ботаническим заказником. Только от него, по данным последних съемок 2010-х годов, мало что осталось. Таким образом, спустя век с небольшим от двух открытых учеными уникальных особенностей Черного моря осталось только одно — сероводородная зона в его котловине. С ней все в порядке. «Воняет», как говорил боцман Маклашевский.