Если вода для электромагнитных волн — непреодолимое препятствие или, во всяком случае, плохо проницаема, то звуковые волны способны распространяться в океане на огромные расстояния. Правда, пресная вода примерно в 100 раз прозрачнее морской, но и у соленой прозрачность достаточно высока, так что дальность распространения звуков в океане значительно выше, чем в атмосфере. Нарушает прозрачность морской воды главным образом ион сульфата магния, то есть магниевой соли серной кислоты — MgSO4·7H2O, больше известной как английская соль, используемая в медицине в качестве слабительного. В морской воде сульфата немного, около 3 граммов на литр, но его влияние на звукопроницаемость велико. Кроме того, звуки рассеивает любая муть, любые взвешенные в воде частички, в том числе пузырьки воздуха и живые организмы. Рассеивание звуков в конечном итоге приводит к их ослаблению.
Не все звуковые волны способны в подводном мире покрывать большие расстояния. Коротковолновые высокочастотные колебания затухают значительно быстрее, чем длинные волны, следующие друг за другом с небольшой частотой. Таким образом, дальность распространения звука зависит не только от его силы, но и от его частоты. При ее увеличении в четыре раза скорость затухания звука возрастет в два раза. Тысячекилометровые расстояния способны пробегать, пересекая океаны из края в край, лишь волны в диапазоне от 100 до 1000 герц. (Герц соответствует одному периоду колебаний в секунду.)
Скорость звуковых волн никоим образом не зависит от их частоты. В морской воде звуки распространяются быстрее, чем в пресной, и в 4–5 раз быстрее, чем в атмосфере; в среднем со скоростью 1500 метров в секунду. Но с повышением температуры, давления и солености скорость звука в воде растет.
В однородной среде, какой бы она ни была, звуковые волны распространяются строго прямолинейно. Однако температура, давление и соленость воды в океане подвержены колебаниям. Непостоянством физических свойств объясняется изменение скорости звука при прохождении им различных горизонтов воды, что автоматически приводит к отклонению направления звуковых волн от их первоначального прямолинейного пути. Акустики называют подобное явление рефракцией. Не входя в его сущность, хочу обратить внимание на то, что звуковые волны всегда отклоняются в ту сторону, где скорость их распространения ниже. Неоднородность акустических свойств воды, вызывая рефракцию звука, приводит к возникновению двух интересных явлений, которые имеют существенное значение для обитателей океана.
Определенный характер рефракции привел к возникновению в океане постоянно существующего акустического канала, который, не прерываясь, простирается на многие тысячи километров, связывая самые отдаленные его точки. Как мы знаем, температура воды в океане с глубиной постепенно падает. В соответствии со снижением температуры происходит постепенное уменьшение скорости распространения звука, что, в свою очередь, приводит к отклонению звука в более глубинные зоны океана. Однако на определенной глубине всевозрастающее давление, наконец, компенсирует уменьшение скорости звука, связанное с понижением температуры, и дальше в более глубоких слоях воды она будет постепенно расти. Таким образом, в любых районах океана, пожалуй, кроме полярных областей, где отсутствует существенная разница температур, на определенных глубинах океана всегда оказывается слой, в котором скорость распространения звука минимальна. Он может располагаться на разных глубинах до 2000, но чаще всего находится на расстоянии 700 метров от поверхности. Этот слой воды и является звуковым каналом. В нем звук не рассеивается так широко, как обычно, а поэтому не так быстро ослабевает, как это произошло бы в полностью однородной среде.
Попав в звуковой канал, звук лишен возможности его покинуть, так как выше и ниже находятся зоны, где скорость распространения звуковых волн больше, и следовательно, при любой «попытке» выйти за пределы звуковода звуки будут отклоняться, отбрасываться назад окружающими слоями воды.
Звуковой канал обеспечивает связь между самыми отдаленными точками океана, и это имеет для его обитателей огромное значение. Одни из них благодаря наличию звуковода поддерживают связь между собою, другие с его помощью получают информацию о существенных для всего живого глобальных событиях, происходящих в океане. Звуковод создает большие удобства. У него один недостаток: малая скорость распространения звука. Взрыв глубинного заряда, произведенного у берегов Австралии, гидрофоны «услышали» даже в районе Бермудского треугольника, но, чтобы пересечь океан, звуку потребовалось почти 2,5 часа!
Второе явление, которое возникает в связи с рефракцией звука, — возникновение акустического экрана, роль которого выполняет все тот же акустический канал. Во время войны опытные командиры подводных лодок прятали свои субмарины под этим слоем воды, если он находился близко к поверхности, сквозь который был не в состоянии пройти поток локационных посылок. В настоящее время мощность гидролокаторов возросла настолько, что позволяет производить гидролокацию дна океана и всех крупных объектов, находящихся в толще воды, где бы они ни располагались. Таким образом, звуковой канал, обеспечивая морским организмам великолепные условия связи по горизонтали, создает серьезные препятствия для обмена информацией по вертикали.
Пейзажи подводного царства
Одно из семи чудес света — висячие сады, которые были сооружены в Вавилоне по повелению Навуходоносора на четырех этажах высокой башни. Это был подарок царя его любимой жене, мидийской царевне, тосковавшей в жаркой, голой, безлесной Вавилонии по горным прохладным лесам своей родины. Хозяйку удивительных садов звали вовсе не Семирамидой. Просто людская молва приписала их легендарной ассирийской царице, посмертно причисленной к богам.
Подводное царство богато висячими садами. Правда, растущие в них «деревья» не столь живописны, как посаженные по повелению царя Навуходоносора, но смею утверждать, по-своему не менее красивы. Подводные висячие сады возникли не по чьей-то прихоти и выполняют функцию единственной житницы океана, без которой жизнь здесь была бы невозможна. В отличие от «архитектурных излишеств» Вавилона висячие сады Посейдона — это огромные поля-плантации, урожай с которых тщательно убирается, я бы сказал, утилизируется, и им в конечном итоге кормятся все обитатели подводного царства.
Как и на поверхности Земли, где основой производства продуктов питания являются зерновые, в океане есть свои «массовые культуры», на 95–99 процентов покрывающие потребности подданных Посейдона. Это, несомненно, водоросли. Они здесь основа основ органической жизни, а океан их родовая вотчина. Из 1000 взятых в океане наугад растительных организмов 999 будут наверняка водорослями. О них и пойдет речь.
Водоросли — сборная группа низших растений, объединяющая растительные организмы самых различных размеров от микроскопических одноклеточных величиной в доли микрона до многоклеточных гигантов, достигающих 30–60 метров. В водорослях сосредоточена четверть всего живого вещества Земли. Соответственно велико их значение в современной жизни океана и всей планеты в целом и трудно переоценима историческая роль как древних фотосинтезирующих организмов, насытивших земную атмосферу кислородом. От водорослей произошли высшие растения, сумевшие расстаться с водой и переселившиеся жить на сушу. Наконец, именно водоросли являются главным звеном круговорота в природе таких важнейших элементов, как кальций и кремний.
Представители большинства видов современных водорослей, кроме паразитов и организмов, научившихся пользоваться готовым органическим веществом, обладают способностью к фотосинтезу. Тела многоклеточных водорослей не расчленены, как у высших растений, на корни, стебли и листья, а устроены более однородно и состоят главным образом из так называемого слоевища, в котором отсутствует специализация на фотосинтезирующие и поглощающие питательные вещества части. Ведь водоросли живут в питательном «растворе» и могут всасывать его всей поверхностью. Поэтому у них нет таких органов, как древесные стволы, стебли и ветви, и отсутствует сосудистая система, выполняющая у наземных растений транспортную функцию, ведь им нет нужды перемещать по своему телу воду и питательные вещества. Все необходимое водорослям поступает к ним извне прямо туда, где эти вещества будут использованы.
Крупные водоросли — оседлые существа. Они живут на одном месте, прикрепившись к грунту специальной присоской. Это отнюдь не корень с его многообразными функциями, а всего лишь якорный канат. У крупных водорослей вроде ламинарий можно увидеть нечто, напоминающее сильно укороченный стебель, но это опять-таки всего лишь фундамент, место крепления остальных частей растения. Никаких иных функций за этим органом, носящим название ножки, не водится. Нет у водорослей и цветков. Большинство размножается довольно сложным половым или бесполым способами. Очень часто даже самые крупные водоросли размножаются с помощью крохотных, активно передвигающихся зооспор. Могут водоросли плодиться и вегетативным путем, то есть частями, отторгнутыми от материнского организма.
Из того, что здесь было сказано о водорослях, больше половины относится к растениям, о которых речь пойдет в следующей главе. Органическое вещество в висячих садах Посейдона создают микроскопические одноклеточные водоросли динофлягелляты и диатомеи, объединяющие огромное число видов.
Диатомеи, или кремнеземки, — крохотные организмы размером от 5 микрон до 1 миллиметра. Сказать что-нибудь определенное об их внешнем виде трудно, так они разнообразны. Диатомеи бывают треугольными, овальными, нитевидными или палочковидными, могут иметь форму блюдечка, розетки, чаши или еще более причудливый вид. Среди кремнеземок есть индивидуалисты, предпочитающие держаться особняком, и компанейские существа, образующие колонии в виде нитей, цепочек, лент, звездочек, снежинок. Колонии, конечно, крупнее одиночных водорослей, а потому заметнее.