Звідки взявся сірководневий шар в Чорному морі?

Це, мабуть, найвідоміший факт про Чорне море. У поверхневому, 100-метровому шарі Чорного моря зосереджена майже вся його життя. Глибше – до глибин понад 2-х кілометрів, зустрічаються лише кілька видів бактерій; ні тварин, ні рослин там немає, тому що в воді немає кисню. Ці бактерії, що живуть в товщі води і на дні, розкладаючи останки, які падають з поверхні (є навіть такий термін – трупний дощ), виділяють сірководень. Його джерело – сірковмісні амінокислоти, що входять до складу білків.

Джерелом сірки служать (в меншій мірі) і сульфати морської води, що використовуються деякими видами бактерій для окислення органіки замість кисню. Сірководень є отрутою для тварин і рослин – паралізує клітинне дихання в мітохондріях.

Сірководень знаходять в м’яких опадах на дні всіх морів – туди дуже повільно проникає кисень з води, а процеси бактеріального гниття і хемосинтезу з виділенням сірководню йдуть інтенсивно, тому сірководень і накопичується в грунті. Нирніте глибше, туди, де хвилі не ворушать грунт, копиці дно долонею, і ви побачите, що жовтий пісок, різнокольоровий черепашник або сірий мул вже в декількох сантиметрах від поверхні мають однаковий чорний колір.

Ми спостерігали це, спустившись глибше 40 метрів – там, де морський півень пройшовся по дну своїми «лапками» і оголив чорний мул під сірою поверхнею (глава «Життя на підводних скелях»). Чорний – колір сульфідів – солей, які сірководень, як слабка кислота, утворює з металами. Тому черепашки в сірководні чорніють, чорніє і будь-який металевий предмет. З цим пов’язана одна з легенд про походження назви «Чорне море»: кажуть, людям воно прийшло в голову, коли вони опустили в море металевий вантаж на мотузці – для вимірювання глибини. Його підняли на поверхню – він став зовсім чорним. Можливо, так все було. Але гіпотеза про те, що назва «Чорне» відображає враження середземноморських мандрівників про наш море під час зимового шторму, здається більш правдоподібною.

Часто сірководень присутній і в слабоперемешіваемом придонному шарі води в інших морях, особливо в глибоких закритих бухтах, але Чорне море – єдине, де така гігантська маса води насичена цією речовиною. Причина тут в тому, що, при порівняно невеликій площі, Чорне море має велику глибину; підводні схили берегів круті – в результаті водообмін між глибинними і поверхневими водами недостатній – кисень не проникає вглиб моря. Іншими словами, Чорне море погано перемішується.

Кисень проникає в воду через поверхню моря – з повітря; і ще – утворюється у верхньому освітленому шарі води (фотичного зона) при фотосинтезі водоростей планктону. Для того, щоб кисень потрапив в глибини, море має перемішуватися – за рахунок хвиль і вертикальних течій. А в Чорному морі – вода перемішується дуже слабо; потрібні сотні років, щоб вода з поверхні досягла дна.

Поверхневий шар чорноморської води – до глибини приблизно 100 метрів – переважно річкового походження. У той же час, в глибини моря надходить більш солона (а значить – і більш важка) вода з Мармурового моря – вона притікає по дну Босфорської протоки (ніжнебосфорское протягом) і опускається вглиб. Тому солоність придонних шарів чорноморської води досягає 30 ‰ (грам солі в літрі води).

Зміна властивостей води з глибиною – не плавно: з поверхні до 50-100 метрів солоність змінюється швидко – від 17 до 21 ‰, а вже далі – до дна – збільшується рівномірно. Відповідно до солоністю змінюється і щільність води.

Температура на поверхні моря завжди визначається температурою повітря. А температура глибоких вод Чорного моря – круглий рік 8-9оС. Від поверхні до глибини 50-100 метрів температура, як і солоність, змінюється швидко – а далі залишається постійною до самого дна.

Це і є дві маси чорноморської води: поверхнева – опріснення, легша і близька по температурі до повітря (влітку вона тепліше глибинних вод, а взимку – холодніше); і глибинна – більш солона і важка, з постійною температурою.

Шар води від 50 до 100 метрів називається прикордонним – це межа між двома масами чорноморської води, межа, що перешкоджає перемішуванню. Точніше його назва – холодний прикордонний шар: він завжди холодніше глибинних вод, так як, охолоджуючись взимку до 5-6оС, не встигає прогрітися за літо. Шар води, в якому різко змінюється її температура, називається термоклином; шар швидкої зміни солоності – галокліна, щільності води – пікноклину. Всі ці різкі зміни властивостей води в Чорному морі зосереджені в області прикордонного шару.

Розшарування (стратифікація) чорноморської води по солоності, щільності і температурі – перешкоджає вертикальному перемішуванню моря і збагачення глибин киснем. До того ж, вся бурхливо розвивається чорноморська життя дихає – дихають планктонні ракоподібні, медузи, краби, риби, дельфіни, навіть самі водорості дихають – споживають кисень.

Коли живі організми помирають, їх останки стають їжею для бактерій-сапротрофов. При бактеріальному розкладанні мертвої органічної речовини (гнитті) використовується кисень. З глибиною, розкладання починає переважати над процесами створення живого речовини планктонними водоростями, а споживання кисню при диханні і гнитті стає більш інтенсивним, ніж його виробництво при фотосинтезі. Тому чим далі від поверхні моря – тим менше залишається у воді кисню. У афотіческой зоні море (там, куди не проникає сонячне світло), під холодним проміжним шаром – нижче 100-метрової глибини, кисень вже не виробляється, а тільки споживається; не проникає він сюди і за рахунок перемішування – цьому перешкоджає стратифікація вод.

В результаті, кисню для життя тварин і рослин досить тільки в верхніх 150 метрах Чорного моря. Його концентрація падає з глибиною, і основна маса живого в море – біомаса Чорного моря – зосереджена вище 100-метрової глибини. Ось так і виходить, що 90% водної маси Чорного моря – майже мертві. Але ж і в будь-якому іншому море або океані майже все життя зосереджене у верхньому, 100-200-метровому шарі води. Правда, через нестачу кисню і наявності сірководню у воді, в Чорному морі відсутній глибоководна фауна, це знижує його біорізноманіття ще більше, до того ж до впливу низької солоності. Наприклад, немає хижих риб глибин з величезними зубастими пащами, перед якими вивішені світяться приманки.

Іноді говорять про те, що сірководень з’явився в Чорному морі внаслідок його забруднення, про те, що сірководню стає все більше, що море на – межі катастрофи … Дійсно, переудобреніе (евтрофікація) Чорного моря стоком з сільськогосподарських полів в 1970-80- е роки викликало бурхливе зростання «сміттєвої» морської рослинності – деяких видів фітопланктону, нитчастих водоростей – «твані», стало утворюватися більше органічних останків, з яких при гнитті утворюється сірководень. Але значних змін в склалося за тисячоліття рівновагу цей «зайвий» сірководень не вніс. І вже точно немає ніякої небезпеки вибуху сірководню – щоб утворився міхур газу, концентрація молекул цієї речовини у воді повинна бути на порядки більше реальної (8-10 мг / л на глибинах 1000-2000 м, тобто, на 1 молекулу сірководню там доводиться не менше 200 000 молекул води) – це легко перевірити, використовуючи формули з шкільних курсів хімії і фізики.

 Основну частку органічних останків в мулі на дні Чорного моря і сірководню в воду моря внесли тварини, водорості і рослини, загиблі при швидкому підвищенні солоності після відкриття протоки Босфор; це відбувалося 6-3 000 років тому. Вмирала солоноватоводной понтийская флора і фауна, її поступово заміняла морська.

Посилання на основну публікацію