Биосфера океанов и развитие промышленной марикультуры

Биологические ресурсы морей комплексно классифицируются по функциональному единству и взаимосвязи компонентов биосферы, которые непосредственно характеризуют Мировой океан как сложную динамическую систему.

От биологической природы человечества деваться некуда. Раз «гомо сапиенс», значит, надо удовлетворять потребность «гомо», чтобы он мог быть еще и «сапиенс».
 
М. Кханг, менеджер, XX век

Эта система состоит из двух элементов: собственно водной толщи (или части гидросферы, непосредственно принадлежащей к Мировому океану) и земной коры, подстилающей эту толщу (т. е. той части литосферы, которая образует ложе океанов и морей).

Это дает возможность отнести Мировой Океан и океанотехника. Характеристики морских льдов, течений и волнресурсы Мирового океана к двум классам:

• гидрологические – ресурсы собственно водной толщи морей и океанов, это химические ресурсы морской воды, непосредственное использование морской воды в народном хозяйстве, транспортные возможности (океаны и моря рассматриваются как важные транспортные артерии), потенциальные энергетические возможности;
• минеральные – геологические ресурсы, которые добываются из донных осадков и недр морского дна.

Наряду с этим в пределах рассмотренных сред обитают сообщества морских организмов, которые образуют совокупности представителей животного и растительного мира океанов и морей. В связи с этим выделяется третий класс ресурсов – биологический.

Таким образом, ресурсы Мирового океана в целом можно характеризовать как систему, которая состоит из трех классов: гидрологических, минеральных и биологических ресурсов.

В стихии водной подо мной мелькали,
Резвясь, играя иль сцепившись насмерть,
Морские твари всех цветов и видов,
Каких язык не в силах описать
И ни один моряк не видел в жизни.
От страшного Левиафана до ничтожных
Мириадами кишащих насекомых.
Что в каждой плавают соленой капле.
 
Монтгомери. Мир накануне потопа

В свою очередь, каждый из названых классов ресурсов Мирового океана может быть разделен на соответствующие подклассы, которые определяются:

• для гидрологических ресурсов – особенностями использования физических свойств, химических компонентов и субстрата морской воды;
• для минеральных ресурсов – особенностями их добычи из поверхностного пласта континентального шельфа, из рыхлых осадков морского дна на значительных глубинах и из недр морского дна;
• для биологических ресурсов – традиционным делением на представителей растительного и животного царства (рис. 1).

Знакомство с каждым классом океанских ресурсов целесообразно начать с биосферы Мирового океана и биологических ресурсов.

Биосфера и биологические ресурсы

Океан – колыбель жизни на Земле. Таково мнение многих ученых, и на это есть все основания.

Возникновение жизни проходило в несколько этапов. Первые простейшие организмы появились около 3,5 млрд лет назад при восстановительных свойствах окружающей среды на земном шаре и содержании кислорода, в десять раз меньше современного, именно в океанской воде. Ведь жизнь могла развиваться только при экранировании толщей океанской воды жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Такое уникальное вещество, как океанская вода, содержит все необходимое для образования тканей, мышц, крови, скелетной основы и панцирных покровов организмов. Несмотря на сотни миллионов лет, на протяжении которых проходил процесс формирования современной флоры и фауны земного шара, и первая, и вторая преимущественно океанического происхождения.

Представители многих классов в ходе эволюции органического мира неоднократно изменяли среду своего проживания, но более трех четвертей животных и половина растений находятся в Мировом океане. Они представлены миллиардами экземпляров более чем 300 тысяч видов животных и растений. Из 150 тысяч видов животных океаны заселяют более 60 тысяч моллюсков, около 20 тысяч ракообразных, свыше 16 тысяч рыб, 58 видов китообразных, 32 вида ластоногих.

Если взять Морские микроорганизмы, которые чаще всего “цепляются” к корпусу суднапредставительство в океане животных и растений разных классов, то из существующих на нашей планете 63 классов животных в океане находится 41 класс, а из 33 классов растений – 15.

Это свидетельствует о чрезвычайно благоприятных условиях для развития органической жизни в Мировом океане.

Распределение и классификация океанских организмов проводятся соответственно зоне их распространения. Материковая отмель (шельф) именуется неритовой зоной пребывания. Ее прибрежные волноотбойная и приливная части образуют литоральную зону. Все водное пространство – от границы шельфа с материковым склоном к наибольшим глубинам образует океаническую зону (рис. 2).

По отношению к распространению света в толще вод выделяют фотичную зону, протяженностью для разных районов от нескольких метров до 100 м, в которой сохраняется определенный уровень освещенности, и афотичную – всегда темную.

В зависимости от местоположения все морские организмы делятся на пелагические, которые находятся в толще вод, и бентосные, живущие на океанском дне.

Густота расселения океанских организмов и разнообразие форм жизни существенно уменьшаются с отдалением от побережья до открытого океана и от поверхности до дна. Более всего их в поверхностном стометровом слое (фотичная зона), куда проникает солнечный свет и где существуют водоросли. Кстати, объем вод этого наиболее продуктивного слоя составляет лишь около 2 % объема океаносферы. Иногда, при особенно высокой прозрачности воды, эта зона может быть расширена до 150-200 м. Такая скученность организмов в ограниченной зоне прибрежных районов вызывается привнесением значительного количества питательных веществ с суши вместе с дождями, речными водами, вследствие размывания берегов волнами и течениями, а также с интенсивным вертикальным перемешиванием, которое обеспечивает удовлетворительную аэрацию вод.

Аналогичные закономерности имеют место и в изменении видового класса организмов. Наибольшее разнообразие животного и растительного мира имеет место в верхней 500-1 000-метровой толще океана. Это разнообразие уменьшается с переходом от теплых вод низких широт к холодным водам полярных широт.

Так, в тепловодных прибрежных районах океана (от 40 ° северной широты до 40 ° южной широты) сосредоточено около 140 тысяч видов животных, в то время как в высокоширотных холодноводных областях их практически в десять раз меньше. В океанских водах Малайского архипелага выявлено около 40 тысяч видов животных, в Средиземном море 7 тысяч, в Северном 3 тысячи, в Баренцевом – около 2,5 тысячи, а в море Лаптевых – лишь около 400 видов. В тропических водах живут несколько тысяч моллюсков и около 700 видов крабов, а в Баренцевом море – лишь 250 видов моллюсков и всего 3 вида крабов.

Процесс эволюции животного и растительного мира на Земле привел к тому, что одни организмы добывают свою пищу в толще вод, в то время как другие существуют за счет того, что они получают, пассивно перемещаясь с течениями; третьи поселились на океанском дне.

В соответствии с этим все организмы делятся на три группы:

• нектон (плавающий);
• планктон (парящий);
• бентос (глубинный) (рис. 3).

Планктон состоит из микроскопических морских организмов, которые владеют ограниченной способностью к движению – пассивно плавают или переносятся течением (рис. 4). Существует два вида планктонов – фитопланктон и зоопланктон.

Способы борьбы с обрастанием корпуса судна разными морскими микроорганизмамиМорские микроорганизмы были одними из первейших клеточных организмов на Земле, они играли и играют важную роль в геологии и биологии океанов, в первую очередь благодаря тому, что они являются преобразователями органических и неорганических веществ и в то же время пищей для других, более крупных организмов.

Морские бактерии делятся на автотрофные, или автотрофы, которые синтезируют органические вещества из неорганических соединени и используются двуокись углерода как единый источник углерода, и гетеротрофные – гетеро- и гетеротрофы (бактерии, водоросли и грибы, а также простейшие), которые используют более сложные источники углерода, получая его путем заглатывания или разложения других микроорганизмов, а также растений и животных. Автотрофы получают энергию Солнца (фототрофы) или энергию, которая высвобождается при химических реакциях (хемотрофы).

Фототрофы занимают всего лишь 2 % поверхности дна океана, дают около 2 % первичной продукции, но играют очень важную роль в жизни океана. Микроскопические планктонные организмы (фитопланктон) встречаются в верхних пластах океана, в фотической зоне, куда проникает солнечный свет. Глубина этой зоны зависит от угла падения солнечных лучей и от интенсивности перемешивания воды.

Размер фитопланктонных организмов составляет от 1 до 2 мкм. Наиболее распространены диатомовые, сине-зеленые водоросли и очень мелкие динофлагеляты. Диатомовые водоросли больше распространены в тропических водах Тихого и Индийского океанов, кокколитофоры и микрофлагелляты – в теплых и умеренных водах, динофлагелляты – в открытых неритовых зонах теплых морей.

Иногда плотность поселений отдельных организмов повышается настолько, что изменяет цвет воды, которая благодаря дополнительным пигментам водорослей приобретает красноватый оттенок (так называемый «красный прилив»). Сине-зеленая водоросль осциллятория распространена в Красном море, Индийском океане, Мексиканском заливе, тропических зонах Атлантического и Тихого океанов. Такие же «приливы» могут инициироваться присутствием динофлагеллятов. Эти водоросли содержат нервный токсин, смертельный для рыб и многих других морских животные. Считают, что вследствие цветения динофлагеллятов могли возникнуть исполинские залежи мертвого органического вещества, ставшие источником нефти, которая образовалась вследствие разложения бактериями органического вещества в углеводороды.

Морские микроорганизмы являются пищей для значительного количества морских животных, в частности для ракообразных, зоопланктона, моллюсков и растительноядных рыб. Фитопланктон в океане – это первичная пища.

В состав зоопланктона входят щетинкочелюстные, которые представлены несколькими видами морских стрелок; иглокожие – голотурии, или морские огурцы, и протохордовые – загадочные существа сальпы и долиодиды, которые распространены на глубине до 3 000 м.

Планктонные организмы группируются по размерам. Длина самых мелких организмов составляет от 5 до 60 мкм, больших – около 1 мм, средних – до 1 см, самых крупных – свыше 1 см.

Предлагается к прочтению: Покрытия для внутренних помещений судов

Зоопланктон, который является главной кормовой базой рыб и других крупных животных, питается преимущественно фитопланктоном. Треть массы зоопланктона сосредоточена в поверхностном 100-200 метровом слое океана. Вторая треть расположена на глубинах от 200 до 1 000 м.

Таким образом, в верхней 1 000-метровой зоне, которая составляет лишь 15-20 % объема вод Мирового океана, сосредоточено около 65 % массы животного планктона. Остальные 35 % расположены на глубинах более 1 000 м.

Почти 90 % всех видов зоопланктона сосредоточено в тропических водах. С отдалением в направлении полюсов численность форм быстро уменьшается.

Нектон – это активно плавающие представители морской экосистемы. Они включают в себя взрослые формы таких животных, как рыбы, кальмары, осьминоги, морские звери и киты, крабы, морские змеи и черепахи. Одни из них осуществляют продолжительные миграции на сотни миль, другие периодически мигрируют на большие глубины, а некоторые живут в основном на значительных глубинах.

Наиболее многочисленна группа рыб, которая насчитывает около 16 тыс. видов. Других представителей нектона значительно меньше, каждый из них включает в себя несколько десятков видов. Распространение нектона по глубине разное. Так, около 50 % рыб (по массе) живут в 500-метровом верхнем слое, еще 25 % – до глубины 1 000 м.

Для каждого вида рыб характерно определенное вертикальное распределение. По современным данным, существуют четыре основные Планирование рейса суднаокеанические зоны, каждая со своими характерными обитателями.

Батипелагической называется фауна, которая расположена на глубинах 1 000-4 000 м мезопелагической – фауна глубин 200-1 000 м, эпипелагической – фауна глубин до 200 м, а на глубинах больше 4 000 м живут представители абисопелагической фауны.

Большинство видов мезопелагических животных, например эвфаузииды, креветки, кальмары и рыбы, склонны к значительным вертикальным миграциям. Ночью они поднимаются к продуктивным поверхностным водам для откорма, а перед заходом солнца опускаются в те слои воды, где живут постоянно.

Характерной особенностью пелагической фауны является большое количество люминесцентных видов, которые имеют светящиеся органы фотофоры.

Значительное количество видов кальмаров, рыб и крупных ракообразных имеют разнообразные механизмы свечения. Люминесцентные организмы встречаются даже на глубинах больше 3 750 м.

В бентосной флоре и фауне объединены растения и животные, населяющие дно и другие твердые основания, к которым организмы могут прикрепиться (скалы, подводные горы и позвоночники, портовые сооружения, днища судов и т. п.). Отдельные из них, такие как водоросли, кораллы, некоторые моллюски, иглокожие и ракообразные, никогда не отделяются от основания. Другие свободно покидают дно, как это делают камбалы и скаты. Третьи закапываются в грунт.

Группа прикрепленных бентосных животных представлена:

• губками (около 375 видов), кишечнополостными (горгонарии, горные кораллы, актинии, мадрепоровые кораллы);
• ракообразными (усоногие раки «морские желуди»);
• иглокожими (в основном это многочисленный ряд анемонов – «морских лилий»);
• протохордовыми (погонофоры и асцидии).

Группа плавающих и ползающих бентосных животных включает в себя особей, которые свободно передвигаются, плавают в непосредственной близости от дна или закапываются в донные осадки, верхний слой которых богат на бактериальную флору (рис. 5).

В состав этой группы входят:

• кольчатые черви (несколько видов щетинковых червей);
• ракообразные (раки-бокоплавы, раки-отшельники, равноногие раки, крабы);
• моллюски (осьминоги, брюхоногие моллюски, двустворчатые и лопатоногие моллюски);
• иглокожие (в основном голотурии – «морские огурцы», наряду с этим морские ежи, змеехвостки и морские звезды);
• рыбы (камбалы, скаты и др.).

Известно около 180 тыс. видов бентосных животных и растений. Их распространение определяется массой органических веществ, которые поступают в глубинные слои в виде еще не минерализованных остатков, а также количеством планктона, которым питаются жители бентоса в придонном слое.

Более 99 % видов бентосных организмов сосредоточенно на материковой отмели благодаря интенсивному развитию жизни в прибрежных районах и большому количеству органических остатков. Только около 1 100 видов животных могут жить за пределами шельфа на глубинах свыше 2 000 м причем только 190 из них встречаются на глубинах свыше 4 000 м. Масса бентосных животных на материковой отмели составляет около 200 г/м², на другой части дна океанов она приблизительно в 1 000 раз меньшая.

Биологическая производительность океана. Общая Загрязнение океановбиомасса флоры и фауны Мирового океана составляет около 35 млрд т (табл. 1). При этом биомасса животных в два десятка раз больше растительной, что объясняется чрезвычайно высокой продуктивностью одноклеточных планктонных водорослей: продукция фитопланктона превышает его биомассу в 360 раз. Благодаря значительной подвижности вод запасы питательных веществ постоянно восстанавливаются, и, несмотря на незначительную концентрацию биогенных элементов, степень их использования чрезвычайно высока, что приводит к тому, что фитопланктон может воссоздаваться несколько раз на протяжении года. Если теоретически вообразить, что за ночь зоопланктон может съесть половину всего фитопланктона, то часть фитопланктона, которая осталась, способна пополнить количество съеденного.

 
Отметим, что для одноклеточных водорослей характерна высокая питательность. Наиболее распространенные одноклеточные – диатомовые и перидинеевые водоросли – содержат в два-три раза больше белков, чем сено, относительное содержимое жиров в них одинаково с сеном. Таким образом, благодаря высокой продуктивности фитопланктона сравнительно незначительная масса водорослей может прокормить животный планктон (зоопланктон), биомасса которого в 15 раз больше.

Пищевая цепь (трофическая цепь). Способы борьбы с обрастанием корпуса судна разными морскими микроорганизмамиМорские организмы рождаются, живут, дышат, питаются, выделяют отработанные вещества, растут, размножаются и умирают в единой взаимосвязанной среде.

Распространенным в связи с этим является такое понятие, как пищевая цепь (или трофическая цепь) – зависимость, которая связывает отдельные виды автотрофов, консументов и редуцентов в систему, где каждое предыдущее звено является кормом для последующего.

Богатство и многообразие форм жителей бентоса определяются не только влиянием окружающей среды, но и другими причинами. Приведем две основные. Во-первых, рассеянные питательные вещества, которые осаживаются из верхних слоев, собираются на дне в плотные массы, степень концентрации которых может увеличиваться под влиянием течений, сгоняющих их во впадины и небольшие ложбины дна. Во-вторых, в средних слоях воды большинство животных должны самостоятельно перемещаться в поисках пищи, используя свои собственные пищевые запасы. На дне же существуют заметные течения воды, и животные организмы могут, оставаясь на месте, ждать, пока пища сама приблизится к ним. Это не только представляет определенные преимущества хищникам, но и имеет жизненно важное значение для организмов, которые процеживают через себя воду для получения из нее мельчайших частичек пищи.

Здесь наблюдается самое короткое звено питания: крупные организмы (моллюски, морские гребешки, мидии, кольчатые черви и др.), которые заселяют эту зону, могут расти, непосредственно потребляя микроскопические частички пищи. Эти животные располагают чрезвычайно эффективными фильтрующими органами, которые обеспечивают развитие крупных организмов, питающихся исключительно микроскопической пищей. Таким образом, мелководный бентос, с точки зрения человека это высокоэффективная «фабрика» животных организмов, которые являются высокопитательной пищей.

Распределение кислорода и основных питательных элементов в океане изменяется вследствие пространственного разделения этих биологических процессов. Фотосинтез ограничен поверхностными слоями воды глубиной не больше 100 м, разложение органических веществ происходит на любой глубине. В связи с этим концентрация питательных веществ на поверхности малая, не всегда достаточная для активного развития жизни, уже на глубине 200 м увеличивается в два-четыре раза, а на глубине 800-1 000 м достигает максимальных значений, почти не изменяясь в дальнейшей толще вод океана.

Распределение кислорода – обратное описанному выше: на поверхности – наибольшие значения, в середине – минимальные, в глубинных водах – промежуточные значения. Наличие равенства минимума кислорода – максимуму питательных веществ в океане отображает два одновременно действующих процесса. Первый из них – разложение органических веществ, опускающихся из поверхностного слоя, второй связан с тем, что воды из поверхностного слоя в высоких широтах, где они содержали органическую материю, охлаждаются, опускаются и растекаются по океану на уровнях, отвечающих их плотности.

Вследствие того, что Покрытия и ЛКМ с противообрастающим эффектом для корпуса судов и кораблейсостав морских организмов практически постоянный, содержимое элементов, необходимых для образования органического вещества, является обусловленным. Анализ морских организмов показывает, что в их протоплазме количество атомов, которые содержат углерод, азот и фосфор, находится в соотношении 100:15:1. Именно в таком соотношении эти элементы изымаются из морской воды при образовании органической материи. Учитывая то, что разложение органических веществ не мгновенный процесс, который одновременно высвобождает все элементы, довольно часто в океане можно наблюдать разные соотношения этих элементов.

Содержание кислорода в промежуточных, глубинных и придонных водах определяется соотношением интенсивности его поступления и поглощения при окислительных процессах. Главным фактором, определяющим содержание кислорода в глубинных и придонных водных массах, является перенос вод, в соответствии с которым количество кислорода в Атлантическом океане снижается с севера на юг, а в Индийском и Тихом в обратном направлении. Насыщенность кислородом глубинных и придонных вод Атлантического океана в полтора-два раза больше, чем Тихого.

Даже в придонном слое концентрация кислорода доходит до 40-70 % насыщения. Этим обеспечиваются активные окислительные процессы и развитие жизни во всей толще вод Мирового океана – от поверхности до дна.

Осредненная годовая продукция 1 м² Мирового океана составляет около 100-300 м органического вещества. К высокопродуктивным районам океана относятся те, в которых биомасса зоопланктона (учитывая то, что именно зоопланктон составляет большую – 62 % – часть всей биомассы Мирового океана) превышает 200 мг/мл³, среднепродуктивных – от 100 до 200 мг/м³, малопродуктивных – меньше 50 мг/м³ (это отвечает первичной продукции меньше 100 г углерода в сутки).

Биологическая продуктивность является основой пищевых ресурсов, которые предоставляет океан человечеству и которые могут быть использованы. Объем этих ресурсов изменяется под влиянием ихтиологических и рыборазведочных исследований, с выявлением как новых промышленных районов, так и новых перспективных объектов улова.

Мировое рыболовство. Развитие рыбного хозяйства определяется не только естественными условиями, эффективностью ресурсной базы, но и экологическими условиями, техническим совершенством и возможностью проведения хозяйственной деятельности.

К определяющим факторам, которые влияют на общее состояние мирового океана рыбного хозяйства, относятся следующие:

• ухудшение состояния сырьевых ресурсов вследствие чрезмерной интенсификации промысла и Предотвращение загрязнения моряСзагрязнения акваторий рек, морей и океанов;
• распространение географии промышленного лова, поиски новых объектов и районов, главным образом в открытом океане;
• распространение сотрудничества между странами и организациями в области регулирования рыболовства и изучения Мирового океана.

Рост масштабов промышленного рыболовства и его беспрерывная интенсификация, обострение экономических, экологических и политических противоречий между странами требуют создания систем управления мировым рыболовством, элементы которых реализуются в последнее время. К таким элементам можно отнести Конвенцию ООН по морскому праву (1982 г.), которая обязывает страны внедрять мероприятия, направленные на сохранение живых ресурсов, сотрудничать между собой в деле сохранения ресурсов океанов и морей и управления ими, создавать для этого специализированные региональные или более широкой направленности организации по рыболовству.

Конвенция провозглашает основные принципы сохранения, распространения биоресурсов океана и управления ими, к важнейшим из которых относятся требования научной обоснованности применяемых странами, индивидуально или совместно, мероприятий по регулированию рыболовства, обмена и передачи нужной информации, карт промышленной обстановки и других данных, необходимых заинтересованным странам, через международные организации.

Основные мероприятия, направленные на рациональное управление рыболовством, и предусматривают: изучение биологических запасов в мире и разработку методов их сохранения и пополнения; установление квот, сроков и орудий лова; жесткий контроль промышленной деятельности; правовое обеспечение рыболовства.

Введение на начало 70-х годов XX века двухсотмильных экономических зон, в которых установлены приоритетные права прибрежных стран на рыболовство, ограничило свободный доступ к богатым на биологические ресурсы прибрежным акваториям. Это стало своеобразной революцией в морском хозяйстве, так как резко изменяло распределение мест проведения лова. Вследствие этого значительно уменьшились в период с 1970-го по 1980 г. уловы экспедиционного промысла, главным образом в зонах таких стран, как Великобритания, Германия (тогда ГДР), Испания, Корея, Польша, Франция, Япония, СССР. Доля экспедиционного промысла в мировых уловах уменьшилась с 53 % в 1973 г. до 46 % в 1981 г. Более всего пострадала Япония, в которой уловы экспедиционного флота уменьшились вдвое. Из затруднительного положения Япония вышла благодаря повышению улова в своей зоне, развитию марикультуры и сотрудничеству с другими странами.

В то же время национальное рыболовство начали форсированно развивать страны, которые получили под свой контроль значительные зоны (так, на долю США, Канады, Исландии, Австралии, Новой Зеландии и Норвегии пришлось более 33 % общей акватории 200-мильных экономических зон). До 1974 года США 76 % всего улова добывали не дальше 12 миль от берега, в нынешнее же время они почти полностью освоили закрепленную за ними зону, вытесняя из нее иностранные суда.

Наряду с этим сокращение экспедиционного улова в Юго-Восточной и Центрально-Восточной Атлантике вследствие введения экономических зон не привело к повышению уловов прибрежных стран, что свидетельствует о недоиспользовании биологических ресурсов.

Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря – МАРПОЛКонвенция ООН по морскому праву 1982 г. подчеркивала, что предоставление прибрежным странам суверенного права на биологические ресурсы 200-мильных экономических зон предусматривает их обязанность допускать в эти зоны иностранных рыбаков с целью изъятия тех неиспользованных ресурсов, которые образовались вследствие ограниченных возможностей прибрежной страны добыть весь допустимый улов. Недоулов относительно допустимого объема означает безвозвратную потерю для человечества ценных биопродуктов. В то же время возникает проблема научного обоснования уровня использования биоресурсов в каждой экономической зоне, так как произвольное его установление может привести к потере новых видов морепродуктов. Пока что уровень улова устанавливает прибрежная страна, которая сама же и контролирует свою квоту улова, который не исключает ошибок и злоупотреблений.

Как констатируют специалисты, на данное время отсутствуют действенные меры, которые могли бы вынудить прибрежную страну предоставлять другим государствам возможность вылова недоиспользованных запасов в ее зоне.

В то же время эксплуатация только недоиспользованных промышленных запасов биоресурсов в 200-мильных зонах может на 2 530 млн т повысить мировой улов.

В Мировом океане насчитывается больше 16 тысяч видов рыб, в промысле задействованы 800 видов, но всего 70 видов (с уловом каждого 100 тыс., т) дают около 60 % мирового океана улова и еще 7 580 видов с уловом выше 5 тыс. т почти всю оставшуюся часть улова. Наибольшие уловы дают сельди, сардины, анчоусы, потом идут треска, ставридовые, кефалевые, скумбриевые и др. Все они населяют шельфовую и неритовую зоны Мирового океана.

Специалисты констатируют, что использование традиционных видов рыбных ресурсов достигло максимальных значений. Существенное снижение улова ценных пород рыб трески, пикши, сельди, морского окуня – частично компенсируется увеличением улова менее ценных видов – мойвы, минтая. Наблюдается рост улова сардины, скумбрии, ставриды и нерыбных объектов промысла.

Исследования, проведенные океанографами и специалистами рыбного хозяйства, свидетельствуют о перспективности увеличения добывания рыб на значительной акватории спипелагиали, которая ранее не включалась в промышленные зоны.

Также перспективными, с точки зрения промысла, считаются районы поднятия океанического ложа на относительно значительных (800-2 000 м) глубинах, а также на некоторых участках с глубиной 1 500-2 000 м. Сосредоточения рыб на их глубинах недостаточно изучены, и добыча их представляет значительные трудности, но в отдельных районах Северной и Южной Атлантики уже достигнуты положительные результаты.

Мировой улов беспозвоночных превысил 10 млн т. Среди этой продукции 60 % представляют моллюски (кальмары, каракатицы, осьминоги, сердцевидки, устрицы, мидии), около 40 % – ракообразные (почти половина – креветки, четверть – крабы, другая часть – омары, лангусты и криль).

Определенные надежды специалисты возлагают на добычу и переработку специфического промышленного объекта, который находится на низком трофическом уровне, – антарктического криля. Напомним, что чем короче трофическая цепь, чем ниже мы будем спускаться по ней, тем больше возможностей для удовлетворения возрастающих потребностей человечества, тем больше будет получено энергии, заложенной в биомассе. Перспективный полугодичный улов криля может достичь 20 млн т.

Промысел морских млекопитающих перспективы не имеет, необходим значительный период для восстановления прошлой добычи китов, которая в 50-е годы давала больше 400 тыс. т жира. Существующие квоты малых полосатиков и кашалотов составляют несколько сотен экземпляров. Атомные ледоколы бывшего СССР и РоссииСоветский Союз, который имел наибольший в мире китобойный флот, с 1988 года полностью прекратил промысел китов в южном полушарии, такое же заявление сделала Япония. Тем самым был введен мораторий на промысел всех китов в южном полушарии.

Промысел ластоногих в мире регулируется, что привело к стабилизации и даже некоторому восстановлению крупных популяций отдельных видов. В России увеличилось стадо каспийского тюленя, восстановлено стадо беломорского, возрастает численность каланов на Курильских островах.

С 1972 г. введена в действие конвенция, которая регулирует промысел южных тюленей в Антарктике. Тюленебойный промысел, который в XIX веке имел мировое значение, в современном мире не может играть заметной роли в решении экономических проблем.

География морского рыболовства. Среди важнейших рыболовных районов – Северная Атлантика (северо-западный и северо-восточный районы) и север Тихого океана.

Большое количество рыбных запасов в Северной Атлантике обусловлены благоприятными океанографическими условиями, прежде всего проникновением в высокие широты мощного Североатлантического течения и его продолжение – Норвежского течения. Вдоль северо-восточного побережья Северной Америки проходит Лабрадорское течение.

В зоне столкновения двух водных масс, на мелководье Ньюфаундлендской банки, находится один из лучших промышленных районов Мирового океана.

Другой мелководный район – Северное море. Прибрежные воды Исландии и Северной Норвегии также принадлежат к районам интенсивного лова. Интенсивный промысел в открытом океане (Норвежское, Гренландское и Баренцево моря) связан с положением полярного фронта. Воды океана во фронтальных районах наиболее богатые на питательные соли и кислород. В соответствии с сезонными изменениями фронта районы лова весной перемешаются па север, осенью – на юг.

В западной части Северной Атлантики океанское рыболовство привязано к Ньюфаундлендской банке, а также к проливу Дейвиса, где лов ведут Краткая история ВМС СШАсуда флотов США, Канады, России, Польши, Германии, Норвегии, Дании. В этих районах промышляют донную рыбу (треску, камбалу, морского окуня) и пелагическую – преимущественно сельдь. В южных районах вылавливают тунца.

В восточной части Атлантики, включая Балтику и Северное море, лов ведет флот прибрежных европейских стран. По валовому улову первое место занимает Северное море, где ведущая роль принадлежит рыбакам Дании (почти 30 % улова), Норвегии (около 20 %), Великобритании (около 15 %).

Основной промышленный район Доггер-банка в северной части моря, где вылавливают треску, сайду, пикшу. Больше двух миллионов тонн вылавливают в Норвежском море, где выделяются два подрайона – вдоль северного побережья Норвегии и Медвежинско-Шпицбергенский. В арктических водах вылавливают треску, сайду, мойву. Исландские воды поделены между Исландией (60 % улова), Великобританией (20 %), Германией (около 13 млн т). С 1975 г. в Юго-Восточной Атлантике действует квота на вылов сельди, установленная международной комиссией по промыслу рыбы.

Около 25 % мирового улова морепродуктов добывается в северной части Тихого океана. Значительное количество рыбы и других морских организмов объясняется наличием гидрологических фронтов, которые образовываются в местах контактов мощного теплого течения Куросио с холодными противотечениями.

Главные объекты улова: на западе района – тихоокеанская сельдь, на востоке – камбала, треска, окунь. Во всем районе ведется лов тунца. Неконтролируемый лов наиболее ценных видов тунца привел к значительному сокращению тунцевого стада.

Особое значение северным районам Тихого океана придает лов лососевых рыб. С 60-х годов здесь действует квота, установленная советско-японской комиссией, которая определяет объем улова, промышленные районы и сезоны лова.

Улов лососей в восточной части Тихого океана регулярно уменьшается. Морской лов лососей в этом районе регулируется общим американо-японо-канадским соглашением.

Проблемы основных рыбопромысловых районов. Показателен случай с «тресковой катастрофой» (как ее называют специалисты) возле берегов Ньюфаундленда. Веками этот район считался одним из наиболее продуктивных участков рыбодобычи.

В 1968 г. промысел в этом районе дал 800 тыс. тонн трески и рабочие места для 40 тыс. чел. Но в дальнейшем вследствие перелова и разрушения морских экотопов запасы трески резко уменьшились, в связи с чем в 1992 г. район был закрыт для промысла с целью сохранения популяции местной трески.

Прошло 14 лет, но запасы трески так и не восстановились. Несмотря на то, что такое сокращение имело сравнительно локальный масштаб, проблема является довольно серьезной. Усилиями утроенных мощностей рыболовецкого флота Северной Атлантики в этой акватории вылавливается всего половина того объема, который добывался 50 лет назад. Это касается таких популярных объектов промысла, как треска, тунец, камбала и хек.

Как только в рыболовном промысле появились Суда технического флота и специальные судакрупные специализированные суда, они подорвали рыбные запасы буквально на протяжении нескольких лет.

Крупные рыбы вылавливались целыми популяциями, мелкие – сначала увеличили свою численность, но их популяции вскоре также стали сокращаться из-за подорванности запасов, перенаселения и болезней или из-за того, что стали объектом промысла тех, кто ловит сразу «всю пищевую цепь целиком».

Средние размеры особей, принадлежащих к хищным видам рыб, которые находятся в верхней части пищевой пирамиды, намного меньшие (в два-пять раз), чем были в прошлом. Здесь опасность в том, что медленно растущие виды рыб часто вылавливаются до того, как они становятся достаточно зрелыми для воспроизведения.

Весьма серьезной является проблема «прилова». Большие рыболовецкие суда тралят исполинскими сетками значительные территории, чем практически опустошают морское дно, разрушают морские экотопы и добывают виды, которые не являются продуктами промысла, или просто суда не приспособлены для переработки этих видов.

Почти четвертая часть улова выбрасывается мертвой в море: она не имеет рыночной стоимости или не характерна для данного судна.

На некоторых рыбопромышленных участках (например, в креветочных зонах Мексиканского залива) доля таких «приловов» может в десятки раз превышать долю промышленных объектов The state of world fisheries and aquaculture – 2002.x.

Ссылаясь на сложность морских экосистем, ученые призывают вести управление не отдельными видами, а целостными экосистемами. Это возможно в условиях организации в пределах участка, который был подвержен перелову, так называемых «рыбных парков» морских рыбных районов с полным запретом промысла. Подобные морские резервации для сохранности мест размножения и нагула молоди могут содействовать повышению размеров особей и численности рыб как на этом участке, так и в соседних районах. Так, образование в 1995 г. вокруг островов Санта-Люсии сети морских заказников привело к 90-процентному росту уловов частных рыбаков на соседних территориях. Основой для поддержания рыбных запасов является сохранение мест нагула молоди, в частности таких как Морские микроорганизмы, которые чаще всего “цепляются” к корпусу суднакоралловые рифы водорослевые заросли, прибрежное мелководье Larsen I. Fish catch leveling offx.

Человек получает продукты питания из моря главным образом путем охоты и собирательства. Тем не менее методы рыбоводства и разведения моллюсков на морских фермах известны людям уже больше тысячи лет, притом их потенциальные возможности далеко не исчерпаны.
 
Гидхорд Б. Пинчо. Морское фермерство

Все вышеприведенное позволяет сделать вывод о том, что основными направлениями развития мирового рыболовства в ближайшее время должны быть: более равномерное использование ресурсов, в том числе в рыболовных зонах отдельных стран: освоение новых промысловых районов, особенно в открытом океане, новых глубин; увеличение улова животных более низкого трофического уровня; образование заказников, использование «приловов», и важнейшим направлением должна стать марикультура.

Марикультура

Термин марикультура означает искусственное разведение и выращивание растений, беспозвоночных животных и рыб в морских и солоноватых водах под контролем человека. Влияние человека на биологические процессы может распространяться на целые моря или лишь на отдельные их участки и небольшие солоноватоводные водохранилища.

С развитием марикультуры человечество делало первые шаги в приливно-отливной и прибрежной зонах, но современное развитие науки и техники позволяет осваивать и открытые воды морей и океанов.

Марикультуру, или подводное сельское хозяйство, не следует считать современным нововведением. Один из видов марикультуры – разведение рыб – практиковался в Китае больше 3 тыс. лет назад (около 1 100 г. до н. э.). Первой культивированной рыбой китайских рек был карп. Технология разведения карпа обычного приводится в китайской книге, датированной 460 г. до н. э. Во времена династии Тан (618-907 гг. н. э.) были культивированы еще четыре вида местных речных рыб, которые заложили основу искусственного рыборазведения в Китае.

Аристотель рассказывал о выращивании устриц в Греции, а Плиний описывал детали выращивания устриц римлянинами в первые десятилетия нашей эры. В средние века в некоторых европейских странах осенью запасали рыбу на зиму в прудах и рвах. Это также можно считать первичной формой рыборазведения.

С развитием цивилизации и технических возможностей естественное воспроизведение биологических ресурсов Мирового океана не только дополняется, а в ряде случаев и полностью заменяется искусственным.

Читайте также: Печатающие устройства (принтеры) используемые на судах

Марикультура позволяет пополнять подорванные промыслом запасы полезных гидробионтов путем акклиматизации, выращивания и искусственного воспроизведения. Она снижает влияние промысла на водных животных и растения, обеспечивая получение дополнительного количества ценных пищевых продуктов. При этом появляется возможность удовлетворить спрос на некоторые ценные виды рыб и беспозвоночных животных, которые невозможно систематически добывать в значительном количестве в Мировом океане (рис. 7).

Искусственное культивирование дает возможность поставлять продукцию потребителю в любое время.

Наибольшее распространение приобрели четыре основные технологии марикультуры:

• интенсивное выращивание в специальных водохранилищах личинок и молоди водных животных, выловленных в морях;
• разведение и выращивание молоди гидробионтов для выпуска в море в расчете на увеличение уловов;
• получение икры или яиц от маточников, выловленных в естественных водохранилищах, инкубация икры или яиц и выращивание молоди до товарных кондиций:
• удержание маточников, получение от них потомства и выращивание товарной продукции.

Морские хозяйства ориентируются на культивирование одного промышленного объекта или нескольких. Специализированные хозяйства организовываются как фермы (устричные, мидиевые, лососевые, карасевые и т. д.) или как плантации, которые выращивают водоросли.

Искусственные подводные луга. Находясь на берегу моря, многие из нас обращали внимание на разнообразие и значительное количество водорослей, которые там встречаются. Среди них есть чрезвычайно тонкие и нежные или же крупные и прочные.

Цвет морских водорослей отличается богатством оттенков; есть бледно-зеленые, темно-зеленые, коричневые, бурые, пурпурно-красные. Многообразие форм и цвета водорослей поражает воображение человека.

Кроме крупных водорослей, в морях существуют и микроскопические растения. Все Подводный туризмморские растения делятся на две группы: микроскопические водоросли (фитопланктон), которые заселяют толщу воды, и крупные водоросли-макрофиты (фитобентос). Известно около 10 тысяч видов водорослей, из них больше 4 тысяч – макрофиты.

Знание особенностей и условий размножения морских растений предоставляет возможность определить способы и методы их выращивания в искусственных условиях.

В пищу и для получения разных ценных веществ люди используют преимущественно крупные виды водорослей, которые принадлежат к фитобентосу, – бурые, красные и зеленые. В морях они размещаются тремя поясами. Зеленые водоросли оказываются на мелководье, бурые на глубинах до 25 м, а красные – на глубине 150-200 м. Все эти типы водорослей обычно развиваются в прикрепленном состоянии. В морях встречаются исполинские растения: бурая пузырчатая водоросль нереоцистис достигает длины 40 м, макроцистис – 80-100 м.

Чаще всего на подводных плантациях культивируются бурые и красные водоросли. Выращиваемым водорослям должны быть присущи следующие качества:

• промышленная ценность;
• быстрый рост;
• высокая продуктивность.

Морские водоросли выращиваются как в естественных лагунах, бухтах, заливах, так и в искусственных бассейнах и прудах.

Среди выращиваемых бурых водорослей в наибольших количествах репродуцируют ламинарию, ундарию, фукусовые водоросли, алярию, костарию, макроцистис.

Королевой среди культивированных водорослей по питательным качествам и по популярности является ламинария, или морская капуста (рис. 8). Это распространенный объект выращивания в Японии, Китае, Южной Корее.

Обычно выращивают японскую ламинарию, сахаристую ламинарию, ламинарию пальчатую. Длина этих растений от 1 до 10 м. Морская капуста – холодолюбивое растение, которое лучше всего развивается при температуре воды 8-15 °С. В естественных условиях при температуре воды выше 20 °С она перестает размножаться.

Ламинария выращивается на грунте или в толще воды с применением различных плавающих устройств.

В лагунах и бухтах, которые удовлетворительно обеспечены минеральными веществами, поступающими с суши, ламинария растет быстро, достигая за период от ноября до июля следующего года длины 3-4 м при ширине листовой пластинки до 30 см и толщине 2-3 см. Масса одного такого растения составляет 250 г и выше. Наибольшим спросом на рынке пользуются ламинарии возрастом до 2 лет.

Ламинарии, которые культивируются в верхнем слое воды, содержат на 10-20 % больше сухих веществ, чем растения, которые растут в глубоких местах. Наибольший прирост имеет место на глубине 1,5-2 м от поверхности. Мировой океан и климат ЗемлиУрожайность морской капусты доходит до 400 т водоросли с гектара в год, она в десятки раз больше максимальной урожайности любого растения на Земле.

Благоприятными районами для выращивания морской капусты являются дальневосточные и северные моря. Наибольших успехов в ее искусственном производстве достигли китайские, корейские и японские специалисты.

Чрезвычайно популярна в Японии также водоросль ундария (рис. 9), которая с древних времен используется для питания. При культивировании ундарии применяют разные модификации двух основных способов выращивания: на грунте и в толще воды. Используя плотовой метод культивирования ундарий, с каждого плота размерами 36,6 × 1,8 м получают до 1 т водорослей (112 кг сухой продукции).

В разных районах Мирового океана распространены бурые водоросли макроцистисы, которые добываются для производства альгиновой кислоты. Для искусственного разведения макроцистис – наиболее привлекательный вид, он встречается вдоль тихоокеанских берегов Южной и Северной Америки. Эта водоросль достигает длины 100 м и массы до 300 кг. Ценным свойством макроцистиса является способность быстро восстанавливаться на промышленных участках. При соответствующей организации добычи можно собирать до трех урожаев в год. Макроцистис выращивают в США, Франции и некоторых других странах. На плантациях макроцистис размещается в расчете 1 000 растений на 1 га. Урожай достигает 300-500 т сырой массы в год.

Красные водоросли распространены на глубине до 50-100 м (рис. 10, 11). Длина их от нескольких сантиметров до 2 м. В наибольшем количестве выращивается порфира, центры культивирования которой – Япония и Южная Корея. История ее выращивания насчитывает несколько веков.

Плантации порфиры возле Японских островов охватывают почти половину всей площади, занятой морскими фермами. Ежегодная продукция порфиры в Японии достигает 400 тыс. т. Порфира, извлеченная из сетей, высвобождается от песка и ила, промывается в пресной воде. В продажу обычно поступают пачки сушеных листов массой 2,5 г.

В Японии, Сингапуре и на Филиппинах культивируется водоросль еухеума, которая хорошо растет в чистых прибрежных водах с сильным течением. Эта водоросль выращивается на нейлоновых сетках, которые размещаются на расстоянии 0,6-1,5 м от дна. Урожай еухеумы собирается каждые два месяца, он достигает 50 т сухой массы с гектара в год.

На морских фермах выращивается не меньше пяти видов грацилярии. Применение технологии выращивания грацилярии в непрерывном потоке воды позволяет получить с 1 га водного зеркала до 130 т сухой массы водорослей в год.

Анфельция культивируется в Китае, Японии и России (в Белом море).

В морских хозяйствах Японии и других государств Юго-Восточной Азии выращивают зеленые водоросли ентероморфу и монострому. Плантации располагают возле устья рек, снимают два-три урожая в год.

На Филиппинах в прудах культивируют водоросли чатоморфу и кладофору, которые используют в пищу, а также как корм для рыб.

Одноклеточные планктонные водоросли, которые выращиваются в разных районах земного шара, образуют довольно своеобразные искусственные луга. Приблизительно из 6 000 разных видов планктонных водорослей для культивирования наибольший интерес представляют хлорелла и сценедесмус. Несмотря на то, что хлорелла является пресноводной водорослью, она с не меньшим успехом выращивается в соленой морской воде.

Хлорелла и хламидомонада широко используются для кормления зоопланктонных организмов, которые, в свою очередь, являются кормом для личинок рыб и креветок. Одноклеточные водоросли применяются для выращивания мидий, морских гребешков и других моллюсков. Планктонные водоросли можно культивировать в сточных водах, что значительно снижает стоимость выращивания морских животных.

Выращивание морских моллюсков. На морских фермах выращиваются двухстворчатые и головоногие моллюски и разные виды морских раков.

Наиболее перспективными с точки зрения возможного искусственного выращивания двухстворчатых моллюсков являются устрицы, мидии, морские гребешки, клеммы.

Разведение моллюсков экономически целесообразно, так как они имеют короткую цепь питания, питаются фитопланктоном и довольно быстро переводят органическое вещество планктона в питательное, вкусное и ценное мясо. Серьезное внимание уделяют искусственному выращиванию двухстворчатых моллюсков Япония, Великолепнейшие из парусников — клипера Великобритании и СШАСША, Франция, Испания, Нидерланды, государства Юго-Восточной Азии.

Устрицы – это одна из наиболее известных групп двухстворчатых моллюсков, которых насчитывается около 50 видов. По свидетельству ученых-археологов, устрицы использовались как пища нашими далекими предками.

Наиболее распространена в Европе обычная устрица, которая считается ценным промышленным видом. В странах Пиренейского полуострова и в прибрежных водах Франции добывают так называемую португальскую устрицу. Объектом промысла и культивирования в США на Атлантическом побережье является виргинская устрица, на Тихоокеанском – калифорнийская. Возле побережья Японии добывают и выращивают тихоокеанскую (гигантскую) устрицу, которая акклиматизирована и выращивается в разных странах мира.

Устрицы всегда считались деликатесным продуктом. Не удовлетворяясь размерами и качеством добычи на естественных банках, наши предки неоднократно пытались наладить их искусственное выращивание, но только в наше время эта отрасль морского хозяйства приобрела существенное развитие.

Впервые в Европе культивирование устриц на промышленной основе было осуществлено в XIX веке во Франции, причем объектом выращивания вначале была обычная устрица, а потом – португальская. Выращивание молодых устриц на коллекторах по французской методике проходит в специальных устричных парках, которые располагаются на разной глубине в зависимости от вида устриц.

Такие устричные парки представляют собой защищенные частоколом, решетками, сетчатой изгородью или железобетонными стенками участки мелководья, где во время отлива остается вода и дно не осушается полностью. Подача воды в парки регулируется шлюзами. Моллюски, которые подросли, выдерживаются в особых водохранилищах или в парках. Продолжительность процесса выращивания составляет четыре-пять лет.

Гурманы всего мира более всего ценят голубых европейских устриц, которые поставлялись в XVII-XVIII столетиях к французскому королевскому двору. Голубой цвет устриц объясняется тем, что при питании моллюски потребляли диатомовую водоросль, известную под названием «голубая навикула», которая содержала пигмент маренин. Этот пигмент переходит из водорослей в ткани устриц, что придает им своеобразную окраску.

Культивирование устриц в толще воды осуществляется на плотах или на разных свайных устройствах, на системах из длинных тросов или на канатах, соединяющих между собой поплавки, которые Становление судна на якорьстоят на якорях (рис. 12).

Во многих странах мира наряду с выращиванием местных видов устриц значительное внимание отводится разведению гигантской устрицы, молодь которой все другие страны ввозят из Японии. Этот моллюск быстро растет, длина его достигает 30 см масса (вместе с раковиной) – около 2,5 кг он имеет вкусное мясо. В Европе гигантскую устрицу называют японской, в Северной Америке тихоокеанской.

Устрицы можно выращивать с применением сточных вод, в среде которых они быстро набирают вес, со следующей выдержкой их перед продажей в специальных очистительных водохранилищах. Проведенные исследования показали, что моллюски, помещенные на три дня в бассейны с чистой профильтрованной водой, сами по себе очищаются от возбудителей опасных болезней.

На Кубе на ветвях красных мангров, которые растут в воде, выращивается мангровая устрица. Моллюски достигают товарных размеров через четыре-пять месяцев.

Мидии принадлежат к наиболее распространенным группам двухстворчатых моллюсков. Промышленными видами мидий являются обычная, или европейская, мидия, дальневосточная гигантская, средиземноморская, калифорнийская и мидия Магеллана.

Мидии ведут прикрепленный образ жизни, они образуют во многих морях прибрежные гряды. Значительная прочность раковин, их совершенная в гидродинамическом отношении форма и способность надежно прикрепляться бисусними нитями к разнообразному субстрату способствовали тому, что мидии чудесно приспособились к жизни в прибойной зоне. Мидии – это замечательные биофильтры, которые питаются мельчайшими планктонными животными и бактериями, одноклеточными водорослями, зависшими в толще воды остатками водных растений и животных.

Наиболее привлекательными для культивирования мидий считаются эстуарии рек и прибрежные зоны, богатые на кормовые частички. Но рядом с кормом возле берегов в значительных количествах обнаруживают патогенные бактерии.

Для Помощь при острых отравленияхпредупреждения заболевания людей мидии перед реализацией необходимо (аналогично, как и устрицы) на протяжении нескольких суток выдерживать в очистительных бассейнах, наполняемых проточной, свободной от вредных микроорганизмов водой.

Всего в мире выращивают около 1 млн т мидий в год (рис. 13).

Первые эксперименты, связанные с культивированием мидий, в Украине были проведены в городах Керчь и Очаков (Очаковский мидийно-устричный комбинат). Полученные результаты показали, что при коллекторном выращивании мидий с одного гектара можно получать до 500 т мяса в год.

Морские гребешки встречаются почти во всех морях, пользуются большим спросом на международном рынке. В пищу используются почти все виды прибрежных гребешков.

Наибольших успехов в искусственном выращивании морских гребешков достигли в Японии, где на морских фермах получают больше 150 тыс. т мяса гребешков в год.

На окультуренных банках Англии, Шотландии, Испании и на Фарерских островах добывают за год больше 50 тыс. т морских гребешков пектенов и хлямисов. Работы по культивированию морского гребешка проводятся во Франции и Шотландии.

В России эксперименты по выращиванию морских гребешков проводились в Японском море (залив Посьет) – рис. 14. Полученные результаты свидетельствовали о том, что морские гребешки при культивировании в садках хорошо развиваются и набирают вес.

Клеммы. К этой группе моллюсков относится значительное количество видов съедобных двухстворчатых моллюсков, которые принадлежат к разным семействам. Общая черта, которая им присуща, – высокие темпы развития и роста. Мясо этих моллюсков ценится довольно высоко. Выращивают их в Западной Европе, США и в некоторых странах Юго-Восточной Азии. Клемм в основном подращивают на окультуренных банках, но и отрабатывают методы их садкового культивирования.

Основной тип клемм, который добывают и выращивают в государствах Западной Европы, – кардиум, или съедобная серцевидка, молодь которой собирают в естественных условиях и переносят на предварительно подготовленные Океан сам по себеучастки дна, где кардиумы вырастают до промышленных размеров.

Мерценария – моллюск из семейства венерид длиной до 12 см, живет в водах разной солености на глубинах до 15 м. Салат из мерценарий – любимая еда жителей восточных территорий США. Этого моллюска выращивают американские морские фермеры. Продуктивность одного гектара мерценариевых хозяйств доходит до 2,5 млн товарных моллюсков. Наряду со США мерценарию выращивают и на морских фермах Великобритании и Франции.

В последние годы объектом искусственного выращивания в некоторых районах США стала песчаная ракушка.

На Японских островах выращивают моллюска тапеса. В тропической зоне Мирового океана перспективными объектами для выращивания являются тридакна и близкие к ней виды больших двухстворчатых моллюсков, которые называются гигантскими клеммами. За три года тридакны вырастают до 25 см, с одного гектара за год можно получить до 16 т. На мелководных участках дна в Южной Корее культивируется моллюск метерикс.

Недавно появились перспективы выращивания клемм в Черном море, куда переселилась песчаная ракушка длиной до 10 см, которая живет на илопесчаном грунте. В некоторых районах биомасса этого моллюска превышает 10 кг/м².

Морской жемчуг. На протяжении многих лет жемчуг как украшение высоко ценился людьми, был объектом купли и продажи (рис. 15). Естественным путем жемчужины образуются в некоторых пресноводных и морских моллюсках. Чаще всего находят жемчужины в двухстворчатых моллюсках – морских жемчужницах видов птери и пинтада.

Жемчужины образуются в случае, когда под мантию моллюска попадают посторонние частички, которые обволакиваются слоями перламутра и конхиолина, которые выделяются внешним слоем мантии – эпителием (рис. 16).

Формирование жемчужины в раковине объясняется срабатыванием защитного механизма моллюска, благодаря чему животное оберегается от песчинок или личинок трематод, которые попадают в раковину.

Наибольшая из известных жемчужин была обнаружена в раковине крупнейшего представителя двухстворчатых моллюсков тридакны, которая была поднята из воды возле Филиппинских островов (рис. 17).

Масса жемчужины размером 24 × 14 см составляла 6,3 кг.

Известность в мире приобрела найденная возле западного побережья Австралии в 1917 году жемчужина «Звезда Запада», которая по форме и размерам напоминала воробьиное яйцо. Мировая слава сопровождала друзу, которая состояла из девяти объединенных друг с другом жемчужин и была найдена в 1883 году возле берегов Австралии.

Скорость роста жемчужин у морских жемчужниц значительно выше, чем у пресноводных моллюсков, в них встречаются более крупные и ценные жемчужины.

Серьезные навыки по выращиванию жемчужин приобрели японские специалисты, которые уже больше 100 лет культивируют морские жемчужницы в заливах и лагунах возле берегов Японии, которые омываются водами теплого течения Куросио. Ежегодно они используют больше 600 млн жемчужниц.

Современные японские технологии (рис. 18) позволяют получать жемчужины диаметром до 20 мм.

Для искусственного выращивания жемчуга применяются два вида морских жемчужниц: магратифера и мартенси. Морская жемчужница магратифера достигает длины 30 см, она может образовывать жемчужины черного, зеленого и всех оттенков серого, бронзового и синего цветов. Жемчужница мартенси дает жемчужины белого, голубоватого и розового цветов.

Мясо морских жемчужниц имеет хорошие вкусовые качества и может употребляться в пищу.

Морские ушки. Морские брюхоногие моллюски слизняки, морские ушки принадлежат к роду галиотисов. Для них характерны раковины впечатляющей красоты с редким многообразием формы, рисунка и окраса. По цвету различают четыре вида этого моллюска: красное, розовое, зеленое морское ушко и черное морское ушко, которое используется как наживка при рыбалке. В Мировом океане распространены десятки видов галиотисов. Они населяют Путешествия мореплавателей и древние океаныТихий океан, распространены в Индийском и Атлантическом океанах, в Средиземном море. Отдельные виды галиотисов превышают в длину 20 см (вид галиотис гигантел).

Мясо галиотисов пользуется высоким спросом на рынках, а их раковины используются как сырье для изготовления изделий из перламутра. В Японии для искусственного выращивания используют молодь, как собранную в море, так и полученную в результате разведения.

Головоногие моллюски. На протяжении тысячелетий люди употребляют кальмаров, осьминогов и каракатиц (рис. 19-21) в пищу.

Кальмары распространены в Мировом океане как в северном, так и в южном полушарии. В составе нектона они уступают по численности только рыбам. Мясо кальмаров (а их насчитывается около 350 видов) имеет высокую питательность. По содержанию белка (до 20 %) в живом весе оно близко к мясу рыбы. Потребляют кальмаров в виде фаршированных, жареных, запеченных кушаний, их используют в салатах, употребляют с различными соусами. Из кальмаров делают консервы, их сушат и вялят. Осьминогов, как правило, сушат, маринуют, консервируют. Мясо осьминогов содержит до 72-76 % белка, до 9 % жира (в перерасчете на сухой вес). В связи с сокращением запасов осьминогов в некоторых странах проводятся исследования по их искусственному разведению.

Передовые позиции здесь занимает Япония, в которой ежегодно выращивают больше 10 тыс. т головоногих моллюсков. По японской технологии для обеспечения морских хозяйств молодью кальмаров яйца моллюсков собирают в море с дальнейшим инкубированием в бассейнах, которые наполняются проточной морской водой. Поражения опасными морскими животнымиМолодые особи кальмаров, которые выходят из яиц, от взрослых отличаются лишь размерами. Выход молодежи очень высокий – до 90 %.

Уже через одни-двое суток после выхода из яиц молодь кальмаров кормят мелкими ракообразными. Через один-полтора месяца длина мантии моллюсков достигает 20-40 мм. Иногда молодь кальмаров отлавливают в море и выращивают в бассейнах и прудах вместе с молодыми кальмарами, полученными из яиц.

Выращивание ракообразных на морских фермах. Чаще всего на морских фермах культивируются такие ракообразные, как крабы, омары, лангусты и креветки. Среди них – как мелкие животные, меньше 10 см, так и гигантские, типа камчатского краба, размах лап которого достигает 1,5 м.

Омары. Принадлежат к ближайшим родственникам пресноводных раков. Объектом промысла чаще всего является обычный, или европейский омар (рис. 22), норвежский, американский омар.

Наибольших размеров достигает американский омар (масса отдельных особей доходит до 20 кг). Другие виды омаров при длине больше 0,5 м имеют массу шесть и больше килограммов.

Резкое уменьшение улова омаров в последние годы вызвало беспокойство у европейских и американских промышленников и ученых. Возникла идея выращивать личинок омаров в бассейнах и выпускать их в море. Это повысит выживаемость личинок в ранние, критические периоды их жизни, что позволит увеличить их количество в прибрежной зоне.

При благоприятных условиях культивирования можно выращивать омаров до товарных размеров за два года.

Лангусты – довольно крупные ракообразные, встречаются экземпляры длиной более 60 см и массой до 13 кг (рис. 23).

Они очень плодовиты:

• одна самка может отложить от 500 тыс. до 1,5 млн яиц, но в естественных условиях выживают лишь отдельные личинки.

Обычно на морских фермах выращивают до промышленных размеров молодь лангустов, отловленную в море. В середине 80-х годов в США на площади дна около 100 тыс. га было выращено около 27 тыс. т лангустов.

Предлагается к прочтению: Технико-экономическая основа ремонта судов

Крабы (рис. 24). На острове Хоккайдо в специализированном научном центре японские специалисты проводят успешные опыты по искусственному разведению камчатского (королевского) краба, наряду этим они работают над культивированием крабов нептунус-пелагиус и портунус тритуберкулатус. Достигнутая выживаемость личинок крабов нептунус 10 %, что значительно больше, чем в естественных условиях. Кормом для крабов на ранних стадиях развития служат личинки двухстворчатых моллюсков, рачки баланусы и артемии.

Личинок крабов портунус получают от выловленных в море самок со зрелой икрой, после чего взрослых особей удаляют. Личинок кормят хлореллой и другими одноклеточными водорослями, постепенно переводят на питание мелкими ракообразными. Когда крабы переходят к донному образу жизни, их начинают кормить мясом рыб.

Креветки. Наиболее распространенным объектом культивирования среди ракообразных являются креветки. Издавна их выращивают на рисовых полях и в мелководных водохранилищах в странах тропической зоны Индийского и Тихого океанов (рис. 25). В тропических районах литоральная зона вследствие строительства дамб превращается в систему водохранилищ, соединенных с морем каналами и шлюзами. Во время прилива эти водохранилища заполняются водой, вместе с которой туда попадают и личинки, и молодежь креветок. Шлюзы перекрываются, и креветки остаются в прудах, где их подращивают и удерживают до достижения товарных размеров.

Наибольших объемов контролируемое выращивание креветок от икринки до товарных размеров достигло в Японии и Китае, на серьезном уровне проводятся работы в этом направлении в США и еще в целом ряде стран. Лучше всего разработана и отработана технология разведения и культивирования японской креветки, в соответствии с которой ее выращивание начинают со сбора в прибрежных морских районах.

В морских хозяйствах США выращивают японскую креветку, белую, бурую и розовую креветки. Для их культивирования применяются японские биотехнологии. Выращивание креветок до длины 10-12 см происходит за шесть месяцев. Большое внимание искусственному выращиванию креветок также уделяется в Китае, Франции, Великобритании, Испании, Австралии, Эквадоре и других странах.

Привлекательность креветок по сравнению с другими ракообразными объясняется следующими факторами: откладыванием яиц непосредственно в воду, коротким пелагическим периодом жизни креветок, достижением товарных размеров на протяжении нескольких месяцев.

Рыборазводные заводы. Первым ученым, который заложил Промышленная добыча рыбыосновы рыбоводства, стал гидробиолог Г. О. Сарс. Он еще в 1860 году доказал, что икра трески может быть оплодотворена искусственным путем.

В конце XIX века выпуск в естественные морские водохранилища личинок, полученных из икры, оплодотворенной на рыборазводных заводах, составлял 3-5 млрд ед. в год. Но поскольку признаков повышения численности рыб вследствие выпуска личинок не было выявлено, много рыбозаводов закрылись и рыбоводство после Первой мировой войны оказалось в загоне.

В 30-40-е гг. XX в. в США, СССР и некоторых других странах были проведены исследования по проходным рыбам (лососевым, осетровым). Новое дыхание искусственное разведение рыб приобрело с 70-х годов прошлого столетия.

Работы по инкубации икры, получению молоди и выращиванию рыбы до товарных размеров ведутся во многих странах, особенно интенсивно в Китае.

Основные виды рыб, которые используются в марикультуре или являются перспективными для искусственного разведения, приведены на рис. 26.

Царь-рыба. Так издавна называют крупных представителей осетровых не только за впечатляющие размеры, но и за замечательный вкус.

Осетры являются проходными рыбами, так как они живут в морях, а размножаться отправляются в реки (рис. 27). Основное количество осетровых в мире водится и вылавливается в Каспийском, Азовском и Черном морях.

Наибольших размеров и массы достигает белуга (рис. 29). Разновидность белуги – калуга – достигает массы до 1,5 т, длина – до 9 м. Зрелого возраста белуга достигает в 12-16 лет, когда каждая рыба весит больше 100 кг, она откладывает до 360-800 тыс. икринок. Максимальный возраст белуги около 100 лет.

Длина русского осетра не превышает 2,3 м, зрелого возраста он достигает при массе около 15 кг.

Севрюга за 10-12 лет вырастает до 6-8 кг (при максимальной длине около 2,2 м, вес – до 70 кг). Стерлядь не вырастает длиной больше 1-1,2 м, максимальный вес до 15 кг.

Для получения икры на рыборазводных заводах производителей, которых отлавливают в реке, размещают в специальных водоемах, предназначенных для содержания маточного стада. После выхода из икринок личинок подкармливают живым кормом до тех пор, пока они не превратятся в хорошо развитых мальков, которых можно выпускать в море, куда их доставляют Классификация судов и технический надзорспециальные живорыбные суда-аквариумы, которые за один рейс могут транспортировать до 500 000 ед. молоди.

В море обычно выпускают молодь осетра и севрюги массой больше 2-3 г, белуги – 5-30 г. Такая молодь может активно отплывать при появлении хищника. Молодь осетровых имеет очень низкую естественную смертность.

Когда ученые столкнулись с тем, что кормовых запасов Каспийского моря недостаточно для обеспечения искусственного выращивания стад молоди осетровых, они предложили переселить сюда червя нереиса и двухстворчатого моллюска синдесмию, которые стали любимой пищей осетровых. В период активной деятельности рыбозаводов (до 1990 года) в бассейн Каспийского моря выпускалось больше 50 млн мальков белуги, осетра, стерляди и севрюги. Ежегодно пополнение Азовского моря доходило до 14 млн мальков. В целом осетроразводные заводы выпускали в моря ежегодно до 120 млн ед. подрощеной молоди. Нетрудно сделать расчеты. Предположим, что выживаемость молоди не превышает 50 %, тогда, исходя из среднего промышленного веса одного экземпляра осетровых около 10 кг, получим ежегодное обеспечение потенциальных 70 тыс. т улова осетровых.

Важным объектом товарного разведения осетров в России стал гибрид белуги со стерлядью – бестер, который перенял у белуги хищнический образ жизни и интенсивный рост, а от стерляди скороспелость и высокие вкусовые качества. Уже на третьем году жизни масса этих рыб достигает 3-4 кг.

Пасти рыбу в море, как животных на лугах, решила шведская фирма «Евос», которая создала плавающую ферму, рассчитанную на выращивание 200 т рыбы в год. Это стальные конструкции, которые буксируются в места, где больше корма и лучше условия для развития рыб. Ферма закрепляется на якорях. Внешне она представляет собой восьмиугольник со стороной 50 м, который состоит из понтонов и прикрепленных к ним сетчатых садков объемом 8 тыс. м³ глубиной 8 м. Она имеет специальные помещения для кормов и обработки рыбы, холодильник и бытовые отсеки.

Лососи. Все представители семьи лососевых являются ценными промышленными объектами с чрезвычайно высокими вкусовыми качествами. Их неправильно называют «красной рыбой».

Термин «красная рыба» исстари на Руси относился к рыбам осетровым, причем в значении прекрасная, качественная (например, «красна девица», «красно солнышко»). Однако сейчас по торговотарифной Грузовые и грузопассажирские морские транспортные судаклассификации рыбных грузов к «красной» рыбе, кроме осетровых, причисляют семгу, белорыбицу, сигов, форель, чавычу, кету, шипа и др.

Наиболее распространенный вид тихоокеанские лососи, это проходные рыбы, которые гибнут после первого нереста. Для размножения они заходят в реки (рис. 30).

Воды Дальнего Востока России населяют 6 видов тихоокеанских лососей:

• нерка (длина до 80 см, масса до 6 кг);
• горбуша (длина до 65 см, масса до 4,5 кг);
• кета (до 1 м, масса до 14 кг) (рис. 31);
• чавыча – самый крупный дальневосточный лосось (до 57 кг при длине свыше 1 м) (рис. 32);
• кижуч (до 88 см, масса до 14 кг);
• наиболее теплолюбивым тихоокеанским лососем является сима, длина которой достигает 70 см, масса – до 5 кг. Размножается большинство тихоокеанских лососей в возрасте 2-7 лет.

К роду благородных лососей (Salto) принадлежат:

• обычный лосось, или семга;
• атлантический лосось (кумжа) и его речные формы форели;
• американский, или стальноголовый, лосось и его разновидность радужная форель.

Средняя их масса 45 кг, максимальная – до 20 кг.

К особым подвидам кумжи принадлежит каспийский лосось, масса отдельных экземпляров которого доходит до 50 кг.

В Ледовитом океане и юго-восточной части Тихого океана живет еще один вид благородных лососей – нельма, которая имеет длину до 1 м и массу до 40 кг. В Каспийском море водится подвид нельмы – белорыбица, отдельные особи которой вырастают до 20 кг.

Запасы многих видов благородных лососей в настоящее время значительно подорваны, а некоторые формы и стада находятся на границе полного уничтожения.

Это интересно: Судовые системы и трубопроводы

Как продукт питания лосось прошел странный путь. Сегодня это деликатесный продукт, в определенном понимании предмет роскоши, а когда-то лосось был обычной и даже будничной пищей. Им кормили рабов во Франции и Англии, тюремщики запасали его для питания узников.

Одним из пунктов договора с сельскохозяйственными рабочими было условие, предусматривающие, что лосося подают к столу не чаще, чем три раза в неделю. Человек, только человек, виновен в уничтожении этих животных. Лосося необходимо изучать и сохранять. Родившийся в реке, он спускается в соленые воды морей, когда длина его достигает лишь нескольких сантиметров, а масса – несколько граммов. Оттуда он возвращается розовым и огромным.

Другими словами, в глубинах океана он получает те питательные элементы, которые нам недоступны, и он же их нам доставляет.

Первые заводы по разведению лососей появились в Японии больше 100 лет назад, а сейчас в этой стране функционируют около 300 профильных предприятий.

На рыбных рынках мира, появляется все больше тихоокеанских лососей, выращенных в морской воде. В последние годы значительных успехов достигли рыбоводы многих стран в культивировании семги (рис. 34).

Так, на рыбоводческой ферме в северо-западной части Шотландии через два года выращивания семги из мальков она достигает массы до 3 кг. Годовая продукция такой фермы доходит до 100 т лосося на год.

Подращивание молоди тихоокеанских лососей с последующим выпуском ее в море повышает уловы в пять-десять раз. По свидетельству американских специалистов, каждый доллар, вложенный в разведение молоди лосося, приносит семь долларов прибыли.

В Японии при выращивании радужной форели в морских садках (площадью до 50 м², высотой стенок до 5 м) за девять месяцев рыба первичной массой 100-120 г достигает 1,5-2 кг (рис. 35). Это в два-три раза превышает массу наилучших экземпляров, выращиваемых в пресноводных водохранилищах.

В результате многолетних работ по селекции американские ученые получили подвид радужной форели – золотую форель. Рыбы этой породы сохранили высокие вкусовые качества и консистенцию мяса, характерные для радужной форели, и в то же время приобрели способность сохранять оранжево-золотистый цвет кожи даже после варки. Настоящая золотая рыбка!

Уже много стран и народов поняли, что для того, чтобы сохранить и приумножить такой дар природы, как рыбы ценных пород (осетр и лосось), необходимо применять комплексные мероприятия, направленные на повышение эффективности естественного восстановления запасов, увеличение масштабов искусственного разведения и усовершенствование биотехники разведения лососей.

Кефали. В разных странах объектами рыборазведения стали около десяти видов кефали. Наиболее распространенные:

• пиленгас, житель дальневосточных вод, который довольно быстро акклиматизировался в Черном море;
• лобан;
• остронос и сингиль, которые водятся в Черном, Каспийском и Азовском морях. Промысловый размер кефали – 30-50 см, масса – от 150 г до 1 кг (рис. 36).

Кефаль культивируют в Украине, России, Болгарии, Румынии, Японии, Америке, в странах Западной Европы, Африки и Азии.

Ставридовые. Наиболее распространенными представителями этого класса в тропических водах Атлантического, Тихого и Индийского океанов являются золотистая лакедра длиной до 2 м и желтохвост, или сериола, которая вырастает до 1 м.

Впервые сериолу начали культивировать в Японии еще в 30-е годы прошлого века.

Сериола – прибрежная теплолюбивая рыба. Характерной ее особенностью является быстрый рост: за 100-150 дней в зависимости от качества и количества кормов она вырастает от 2 до 40 см, ежедневно может набирать до 50 г.

Камбалаподобные. Принадлежат к большому ряду, который включает в себя шесть семейств и около 500 видов. Ценятся за высокие вкусовые качества. Свое внимание специалисты по рыборазведению остановили на представителях трех семейств: калкановых, камбаловых и солеевых.

Наиболее перспективны из первого семейства тюрбо (или большой ромб), длина которого достигает 1 м, бриль (или гладкий ромб), несколько меньших размеров и наиболее ценный вид черноморская камбалакалкан («черноморская курина»), которая имеет массу до 15 кг при длине до 85 см. Наиболее ценным из представителей солеевых является обычный морской язык.

Институт биологии южных морей Украины объектом своих исследований выбрал, наверное, наиболее ценную из промысловых рыб Черного моря – камбалу-калкана (рис. 38). На протяжении сезона самки за несколько раз выбрасывают от 3 до 13 млн икринок. Несмотря на такую продуктивность самок калкана, его небольшая численность объясняется тем, что в естественных условиях отход икры до стадии проклевывания эмбрионов превышает 99 %.

Украинские ученые в своих экспериментах достигли выхода личинок из 60-70 % икринок, т. е. в 60-70 раз больше, чем в естественных условиях.

Во Франции и Англии рыбоводческие фермы разводят морского языка и тюрбо, в Америке – морских камбал. Американские специалисты за год выращивания личинок длиной около 1 см, пойманных в море, получают рыбу товарных размеров – до 0,5 кг.

Разнообразное серебро морских ферм. Рядом с рассмотренными наиболее распространенными видами в искусственных условиях выращиваются рыбы разнообразных семейств.

Молочная рыба (ханос) достигает длины 1,5 м, массы – больше 18 кг. Живет в открытом море и прибрежных лагунах тропической и субтропической зон Тихого и Индийского океанов. Питается фито и зоопланктоном, на четвертом-пятом году жизни достигает массы больше 10 кг и длины 1 м.

Промышленное выращивание ханоса предусматривает вылов личинок мелкоочковыми сетками (ежегодно в странах Юго-Восточной Азии вылавливают свыше 30 млрд личинок) и размещение их в мальковых, а в дальнейшем – в нагульных прудах, где на каждом гектаре размешается до 1,5 тыс. рыб. Средняя продуктивность одного гектара доходит до 5 т.

Угри. Наиболее распространены среди многих видов для выращивания обычный и японский угри. Для обычных угрей характерно жирное и очень вкусное мясо, особенно вкусен копченый угорь. Отдельные экземпляры имеют массу до 6 кг, размножаются в возрасте 9-12 лет, они гибнут после выбрасывания половых продуктов.

Особенность обычного угря, живущего возле всех берегов Европы, состоит в том, что во взрослом состоянии он живет в пресной воде, а размножаться идет в море.

Характерными для обычного угря являются нерестовые миграции к районам Саргассового моря. Личинки угря (так называемые лептоцефали) проходят в процессе развития сложные преобразования. Молодь угрей («стеклянные угри») в процессе мигрирования из мест размножения скапливается в низовьях рек, где ее и вылавливают для зарыбления искусственных водоемов.

Взрослые особи японского угря, который разводится в Японии, также живут в пресноводных водохранилищах, а размножаются в открытом океане. Для рыбоводческих целей молодых угрей длиной до 5 см отлавливают в феврале-апреле в устьях японских рек. Товарной массы угри достигают в двухлетнем возрасте. С одного гектара прудов японские рыбоводы получают до 18 т товарного (массой 140-150 г) угря.

Сомики-кошки. Американские сомики-кошки выращиваются более чем в 30 штатах США. Сомики – пресноводные рыбы, но их выращивают и в солоноватой воде, они всеядные. Наиболее популярен среди них канальный сомик (промысловая длина 50 см, масса 2 кг). Сомиков выращивают в водоемах разных типов: в искусственных прудах, бассейнах из железобетона, на отгороженных участках водохранилищ и озер, в плавучих сетчатых садках.

Биотехника выращивания сомиков находится на очень высоком уровне. На протяжении первого года выращивания из икры сомики достигают массы 0,5 кг, за второй год их масса увеличивается до 11,5 кг.

Латесы. Распространены в прибрежных морских и солоноватых водах, реках и озерах Африки, Южной и Юго-Восточной Азии и Австралии. Мясо этих рыб ценится очень высоко.

Латесы – это крупные рыбы, длина которых достигает 210 см, масса – до 180 кг. Подобно угрям, латес для размножения из пресноводных водоемов перемещается к морю. Взрослые особи большую часть жизни проводят в пресной воде. Самки массой 20 кг выбрасывают до 30 млн икринок, которые вместе с приливными волнами попадают в прибрежные водоемы. За полгода молодь вырастает до 15 см. Для искусственного выращивания в прибрежных водоемах и низовьях рек отлавливают одногодичную молодь, которая за 15 месяцев увеличивает свою массу со 120-130 до 1 500 г (по австралийским данным). В Индии при культивировании за год латесы вырастают до 45 см и достигают массы 3-5 кг.

Морские окуни (рис. 39). Принадлежат к породам рыб с высокими вкусовыми качествами. Наиболее распространены как объекты искусственного выращивания полосатый окунь и окунь-лаврак.

Полосатый окунь достигает длины 1,8 м при массе самок до 50 кг, самцов – до 18 кг. Характерной особенностью этих рыб является быстрый набор веса. Живут полосатые окуни в прибрежных водах, заливах, лагунах и низовьях рек.

Производителей отлавливают в период нерестовых миграций и доставляют на рыбоводческие фермы. Личинок, которые проклюнутся из оплодотворенной икры, выпускают в естественные водоемы или подращивают в бассейнах и прудах.

В Испании и Франции проводятся работы по культивированию морского окуня-лаврака, который вырастает до 1 м, весом около 12 кг. Лаврак живет возле берегов Европы, но для размножения мигрирует в опресненные районы. Товарного окуня массой свыше 250 г выращивают за 12-15 месяцев.

Корифены. Распространены в поверхностных тропических водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов. Масса большой корифены (наряду с этим видом известны еще и корифены-кампано) достигает 30 кг при длине 1,8-2 м.

Чрезвычайно быстрый рост (в трехлетием возрасте они весят свыше 27 кг) делает больших корифен очень привлекательными для искусственного выращивания. При благоприятных условиях месячный прирост массы корифены может составлять больше 2 кг.

Морские караси. Живут в теплых прибрежных водах Мирового океана. Существуют десятки видов морских карасей, многие из которых вылавливаются в промышленных масштабах, а такие виды, как красный тай (максимальная длина 90-120 см), черный тай и дорады, являются объектом культивирования.

Японские рыбоводы вылавливают в море мальков и молодь красного тая длиной 3-10 см и удерживают в сетчатых садках. За один-три года рыбы достигают товарных размеров – от 300 г до 1 кг. В Японии ведутся работы и по искусственному разведению этих рыб из икринок. В условиях рыбных хозяйств они вызревают в два раза быстрее, чем в море.

Черному таю противопоказано яркое освещение, поэтому его мальки длиной 1,5-2 см вылавливаются в море, размещаются в прудах, на дне которых есть ямы, где рыбы могут спрятаться от слишком яркого света и при снижении температуры. За два года культивирования черный тай достигает веса 200 г.

Морской карась-дорада (вырастает до 0,5 м), который обитает в восточной части Атлантического океана и в Средиземном море, заходит в соленые озера, лиманы и лагуны. Эта его особенность жить в изолированных мелководных водохранилищах использовалась еще в Древнем Риме, где почти взрослых дорад вылавливали в море и пересаживали в небольшие пруды и бассейны. Такой способ культивирования применяется довольно широко и в нынешнее время. Имеются примеры полного цикла искусственного выращивания дорад французскими учеными.

Тиляпии. Распространенным объектом искусственного разведения стали во многих государствах Азии, Америки и Европы. Особенность этой рыбы состоит в том, что после нереста и оплодотворения большинство видов тиляпии вынашивают икру и личинок во рту, одна особь за год дает 6-11 генераций икры, ее потомство может доходить до 90 млн экземпляров. В нынешние времена разработаны методы инкубации икры тиляпий в искусственных условиях.

Лучше всего тиляпия растет при солености воды 6-12 ‰, хотя выживает и при 22 ‰. Наибольший прирост массы – при температуре воды 25-30 °С, товарная масса 100-300 г. Средняя продуктивность прудов и приморских мелководных водохранилищ – 6,3 т рыбы с гектара.

Сиганы. Широко распространены в прибрежной зоне теплых морей, но нормально чувствуют себя и в солоноватой и пресной воде. Мясо сиганов очень вкусное. Для выращивания мальков сиганов ловят ночью на свет, после чего пересаживают в ставки. В конце первого года выращивания они достигают массы 150 г.

Тунцы. При культивировании тунцов желтоперого, толстого и большеглазого по методике японских ученых производителей вылавливают в море и выдерживают в специальных водохранилищах, где они нерестятся.

Полученную икру подвергают искусственному оплодотворению. Личинок выращивают в аквариумах, кормят их фито- и зоопланктонными организмами. Мальков пересаживают в закрытые лагуны атолловых островов, где они подрастают до 10-20 см, после чего их выпускают в море.

По расчетам японских специалистов, создание сети тунцеразводных хозяйств может в десять раз повысить численность тунцов в Мировом океане (рис. 40). Над проблемой искусственного разведения гуннов работают ученые многих стран.

Современное состояние марикультуры свидетельствует о том, что много стран достигли значительных успехов в искусственном разведении и выращивании водорослей, моллюсков, ракообразных и рыб (табл. 2).

 
В то же время из всего многообразия морских гидробионтов с большим или меньшим успехом культивируется лишь несколько десятков видов, так что перспективы перед марикультурой необъятные.

Соответственно повышению темпов развития марикультуры возрастает процент морских фермеров «фиш-фермеров» по сравнению с рыбаками (табл. 3).

 
Судостроительное производство и предприятиеСостояние мирового производства и использования рыбной продукции отражено в табл. 4.

 
При прогнозировании рыбных ресурсов необходимо учитывать взаимодействие различных видов рыб и интегрировать такие Особенности коррозии в морской и пресной водепараметры океанской среды, как температура, соленость и др., а также содержание питательных веществ и съедобных организмов.

Океаны также являются потенциальным источником фармацевтической продукции. Наука в настоящее время работает над выделением и определением биологически активных соединений из морских организмов. За последнее десятилетие было получено более 6 500 новых природных продуктов на основе морских организмов.

Кроме натрия и хлора, в море содержится еще больше семидесяти химических элементов. Они выносятся из морей и снова поступают в них вследствие глобальных процессов, таких как выпадение атмосферных осадков, вулканизм и спрединг океанского дна.
 
Ференц Макинтайр. Почему море соленое

Эти соединения представляют широкий спектр химических веществ, лежащих в основе новых фармацевтических препаратов.

Минеральные ресурсы. Жидкая руда

В водах Мирового океана и на его дне находятся исполинские запасы минерального сырья.

Можно выделить четыре основные области местонахождения минеральных ресурсов: собственно воду, глубоководное дно, шельф и континентальный склон и побережье. Вода имеет особое значение не только как носитель минеральных веществ, но и как «крыша» в силу ее уникальных свойств.

Вода, как жидкая среда, прячет дно океана, которое радикально отличается от грунта или атмосферы. Постоянное движение воды на поверхности в сочетании со значительными глубинами создает преграды на пути к освоению минеральных ресурсов.

По Майклу Крушнаку, различают три основных вида минеральных ресурсов (рис. 42):

• вещества, растворенные в морских водах;
• рассыпные месторождения на морских пляжах, шельфе и на глубоководном дне;
• консолидированные (массивные) отложения на дне моря.

Соль из морской воды. Вода океанов и морей – сложный раствор, который содержит преобладающее количество элементов периодической системы Менделеева. Это своеобразная жидкая руда, которая представляет собой реальную практическую ценность как источник многих минеральных соединений.

Ежегодно в мире потребляется около 35 млн т пищевой кухонной соли. Около двух третей мировой добычи ее сосредоточено в соляных приисках и соленых озерах, одна треть выпаривается из морской воды.

Применение каменной соли в народном хозяйстве постоянно возрастает. Из 10 т морской соли получают 1,7 т сырого гипса, 370 кг калийных удобрений, 2 т теплоизоляционных материалов и 26 кг брома. Ее залежи на суше, пригодные для разработки, небезграничны, а в Мировом океане соли столько, что хватит человечеству при современном уровне потребления на 1,7 млрд лет. Пласты каменной соли, которые залегают под землей, отложены морями, которые высохли и давно исчезли. Эти залежи разрабатываются шахтными способами. Маломощные пласты отрабатывают растворением соли водой, которая нагнетается под землю через буровые скважины, с искусственной откачкой рассола на поверхность.

Один из наибольших солеродных бассейнов прошлого расположен в Центральной Сибири. Площадь бассейна составляет около 2 млн км², мощность соленосных отложений 3 км, объем накопленной соли около 6 · 10⁵км³.

Залив Каспийского моря, отделенный от него искусственной дамбой, Кара-Богаз-Гол – это огромный мелководный бассейн, площадь которого около 18 тыс. км², глубина – до 3,5 м (рис. 43). Жгучее солнце туркменской пустыни активно испаряет из огромной поверхности залива воду, концентрация солей увеличивается, и они выпадают в осадок. Соленость воды местами достигает 300 г на 1 л воды, концентрация солей в 21 раз выше, чем в водах Каспия.

За время существования залива в ней накопились миллиарды тонн (оценочные запасы представляют около 40 млрд т) солей, в состав которых входит много ценных компонентов: сульфаты натрия, калия, магния, брома и другие химические соединения. На очереди в освоении Кара-Богаз-Гола – комплексное использование морской воды, рассола, захороненных рассолов и слоевых залежей солей, хотя в данное время освоение ценного месторождения практически приостановлено.

Исполинские толщи каменной соли накапливались и в других местах земного шара: в Индии, Северной и Южной Америке, Западной Европе, Африке. Практически на каждом континенте выявлены мощные пласты каменной соли. Такие соляные залежи существуют и в Украине.

Древнейшим промыслом полезных минералов из жидкой руды является добыча пищевой соли, которую более 4 тыс. лет назад в Китае и Египте получали путем выпаривания из морской воды. Простым выпариванием добывают морскую соль в Китае, Индии, Японии, Турции, на Филиппинах (рис. 44), в странах Северной Африки.

Значительная часть соли, которая потребляется в США, добывается простым выпариванием из вод залива Сан-Франциско, где этот промысел ведется еще с 1852 года.

Здесь функционируют испарительные бассейны общей площадью 150 км². Ежегодно в них осаживается 1,2 млн т пищевой соли.

Сиваш – еще одно естественное исполинское хранилище химического сырья, это Кораблестроение в Россиизалив Азовского моря, отделенный от морского бассейна Арабатской стрелкой. Вследствие существующего водообмена с морем происходит постоянное восстановление запасов до 10 % за год. Они практически неисчерпаемы.

Соленость сивашской воды составляет около 250 г разных солей на 1 литр, схема переработки приведена на рис. 49. В рамках этой схемы уже действуют бромный, содовый и магнезитовый заводы (рис. 45-48).

Морской лабораторией химического сырья называют Мертвое море, концентрация солей в котором (до 437 г на литр) чрезвычайно высокая и превышает соленость вод Сиваша и Кара-Богаз-Гола.

Площадь этого наибольшего водохранилища юга Азии, которое не имеет стока в океан, равняется 950 км², наибольшая глубина 356 м, уровень моря на 392 м ниже среднего уровня Мирового океана. Реки, которые впадают в Мертвое море, приносят ежегодно больше 3,5 км: пресной воды, из которой 75 % приходится на реку Иордан.

Знойный климат способствует интенсивному выпариванию и высокой концентрации солей, млрд т:

• хлористого магния – 22;
• хлористого натрия – 11;
• хлористого кальция – 6;
• хлористого калия – 2;
• бромистого магния – 0,95.

Такого количества солей хватило бы для удовлетворения всей мировой потребности на десятки лет.

Это интересно: Судовая крыша каюты и иллюминаторы

Химические элементы из морской воды. Одним из наиболее распространенных элементов химической таблицы Д. И. Менделеева, который добывается из воды, является магний. Впервые из морской воды магний был получен в Англии в 1916 году. Несмотря на то, что концентрация его в морской воде в 300 раз меньшая, чем в земных рудах, производство магния из воды стоит дешевле, чем из твердых руд, что объясняется простотой технологии, близостью источников электроэнергии. Магний и его соединения являются незаменимыми в ракето- и самолетостроении, в строительстве, металлургии, фармации, в легкой промышленности. Магниевые удобрения отличаются высокой эффективностью. Сегодня из моря добывается около 40 % мирового потребления магния.

Ценным химическим сырьем и важным минеральным удобрением является калийная соль, полученная из морской воды. Значительное количество калийных солей из воды добывают в Китае, Италии, Японии. Только в Японии ежегодно получают более 10 тыс. т морского калия.

Бром и йод также довольно успешно добываются из морской воды.

Крупные предприятия по добыче брома из морской воды функционируют в США, Великобритании, Японии, Индии, Канаде и Китае.

После открытия французом Б. Куртуа в 1811 году того факта, что в ламинариевых водорослях йод сконцентрирован в тысячу раз больше, чем в морской воде, в ряде стран началась интенсивная переработка водорослей с целью добычи йода.

Изъятие из морской воды редких и рассеянных элементов в промышленных масштабах одна из основных задач морской химии. Несомненно, на одном из первых мест находится золото. В морской воде при содержании 0,004-0,008 мг/м³ растворено около 10 млн т благородного металла, в то время как на суше естественные его запасы оцениваются в пределах 35 тыс. т.

Много усилий ученых-химиков и океанологов направлено на разработку приемлемых способов добычи золота. Значительное количество предлагаемых технологий предусматривает использование ионообменных смол. В 70-е годы прошлого столетия советские ученые во время плавания на судне «Михаил Ломоносов» сумели получить из 500 тыс. л морской воды 1 мг золота с помощью расположенной за бортом специальной поглотительной колонки, заполненной зернами ионитов. На бромном заводе в США (штат Северная Каролина) при переработке 15 т воды было получено 0,09 мг золота на сумму 0,0001 долл.

Более перспективной, по сравнению с золотом, может стать добыча серебра, концентрация которого в морской воде значительно большая, чем золота. В океане растворено 600 млн т серебра, в то время как запасы серебра на суше составляют лишь 130 тыс. т.

В водах Мирового океана содержится около 4-5 млрд т урана (на суше лишь 1 млн т). Наибольшее внимание разработке технологий добычи урана из морской воды уделяют в Японии и Англии.

Мировой Океан и океанотехника. Характеристики морских льдов, течений и волнВода морей и океанов является главным хранилищем тяжелых изотопов водорода: дейтерия и трития. В Мировом океане содержится около 270 млн т тяжелой воды.

Энергия дейтерия, который содержится в 1 л морской воды, эквивалентна энергии 120 л бензина.

Использование термоядерной реакции при соединении дейтерия и трития в перспективе может стать практически неисчерпаемым источником удобной и дешевой энергии.

Наряду с растворенными веществами в морской воде содержится огромное количество взвешенных частичек, которые со временем могут стать минеральным сырьем. Во взвешенном состоянии в воде находится значительное количество марганца, свинца, железа, кремнезема, карбоната. Преобладающее количество золота в морской воде существует в виде коллоидной взвеси или частичек, которые прилипли к поверхности глинистых минералов. Технологии добычи названых минералов находятся в стадии разработки.

Горячие рассолы Красного моря. В Мировом океане существуют воды, в которых концентрация химических элементов значительно большая, чем в окружающей их жидкой среде. Это рассолы, обнаруженные в Красном море, а также на отдельных донных участках Атлантического и Тихого океанов.

В центральной части Красного моря существуют изолированные впадины глубиной до 2 км. Именно в них возле дна и был выявлен мощный слой концентрированных горячих рассолов.

Что же представляют собой «горячие ямы» Красного моря? Дно их покрывает двухсотметровый слой высокотермального рассола, под ним залегают обычные карбонатные осадки, ниже которых – базальты. Температура рассола 60 °С, минерализация 27 %, в то время как средние значения этих показателей для вод Красного моря: 22 °С и 4 %. В состав илоподобных донных осадков входят 25 % пищевой соли, цинк, золото, медь, железо, свинец, марганец, серебро. В колонках грунтов, которые подняты из дна одной из глубоководных впадин – Атлантис-2, приведенные металлы присутствуют в виде солей и сульфидов. Мощность таких грунтов может достигать сотен метров, запасы меди, цинка, золота и серебра оцениваются в 130 млн т.

Океан как источник пресной воды. Известный писатель, знаток и любитель экстрима Антуан де Сент-Экзюпери после того, как пережил катастрофу самолета в пустыне Сахара, написал строки, которые звучат настоящим гимном воде:

«Вода! В тебе нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое! Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь. С тобой во всем существе разливается блаженство, которое не объяснить только нашими пятью чувствами. Ты нам возвращаешь силы и свойства, на которые мы поставили было крест. Твоим милосердием снова отворяются исчерпанные ресурсы сердца».

Действительно, вода является основой всего живого на планете. Но, несмотря на то, что водой покрыто около двух третей поверхности нашей планеты (общий объем гидросферы около 1,4 млрд км³, или около 300 тыс. м³ на человека), с каждым годом человечество все острее ощущает ее недостаток.

Это связано с тем, что 98 % всей воды сосредоточено в Мировом океане и соленых озерах, подземных водах, а океанская вода непригодна для питья. Для утоления жажды пригодны только 35 млн км³ (около 2,5 %) мировых ресурсов воды, но и это незначительное, по сравнению с объемом гидросферы, количество воды недоступно для человечества, так как 69,5 % ее, или 24,3 млн км³, содержится во льдах и 30,1 %, или 10,5 млн км³, находится под землей.

Итого, человечеству остается всего 0,4 %, или 134 тыс. км³, пресной воды в озерах, реках, болотах, грунте и атмосфере.

Основной источник питьевой воды – реки, сток которых каждый год составляет около 40 000 км³. Именно они имеют наибольшую активность, так как благодаря кругообороту воссоздают в 33 раза большее количество воды, чем ее содержится в руслах рек (около 1 200 км³, или меньше 0,0001 % объема гидросферы).

Благодаря кругообороту воды на одного жителя планеты приходится около 30 м³ в сутки. Кажется, что этого достаточно для обеспечения всех потребностей человечества, но есть несколько причин, которые объясняют, почему этого не происходит:

• нарушение естественного процесса влагопереноса вследствие человеческой деятельности;
• появление «кислотных дождей», от которых гибнет растительное и животное царство;
• уменьшение весенних и дождевых паводков, которые увлажняли пойменные земли;
• исчезновение мелких рек и ручьев;
• уменьшение речного стока через гидросооружения;
• рост водозабора (удовлетворительной считается ситуация, когда водозабор не превышает 20 % годового стока рек, а в ряде стран и регионов, в том числе и в Украине, этот уровень превышен);
• неравномерность пресного водоснабжения, распределения атмосферных осадков, размещения ресурсов годового стока. Так, в России 80 % водных ресурсов сосредоточены в малонаселенных местах Сибири и Дальнего Востока;
• в Крейсер ВМС США ВинсеннесСША мегаполис Бостон – Нью-Йорк – Филадельфия – Вашингтон с десятками миллионов жителей нуждается в огромных водных ресурсах, которых не имеют местные источники;
• нерациональное использование и загрязнение ресурсов пресной воды. Защита пресной воды должна стать делом всего человечества;
• стремительный рост численности населения, увеличение площадей оросительного земледелия, промышленного потребления пресной воды превратили проблему дефицита воды из местной в глобальную.

В решении проблемы недостатка и качества пресной воды все большее значение придают морским ресурсам. Мировой океан играет важнейшую роль в образовании пресной воды: из его поверхности ежегодно переносится воздушными потоками и выпадает на сушу не меньше 45 тыс. км³ пресной воды.

Прошли те времена, когда пресную воду рассматривали как бесплатный дар природы; рост дефицита и затрат на удержание и развитие водного хозяйства делают воду продуктом человеческого труда, сырьем или начальным продуктом в дальнейших процессах производства и готовым продуктом в социальной сфере.

Высокие цены на воду и достигнутые успехи в области опреснения морской воды делают опресненную воду способной конкурировать с природной пресной водой. Отделение воды от связанных с ней солей процесс нелегкий, он требует значительного количества энергии.

Наиболее распространен среди методов опреснения дистилляционный метод. Наряду с этим разрабатываются и применяются и другие технологии получения пресной воды из морской:

• путем естественного и искусственного вымораживания (газогидратный);
• реагентные, построенные на химических процессах ионообмена;
• электродиализные с применением полупроницаемых мембран (рис. 50);
• биологические и гелиоопреснительные.

Совершенствование технологий опреснения морской воды и оборудования для их осуществления способствовало значительному уменьшению стоимости полученной продукции.

Так, если в 50-е годы XX в. в США одна тонна опресненной воды стоила 2 долл., то в 80-е годы – только 36 центов. На исполинских опреснительных установках Кувейта и Лас-Пальмаса (Канарские острова) цена 1 т воды меньше 10 центов (рис. 51).

Представляют интерес темпы роста общего производства опресненной воды. Если по состоянию на 1970 г. суммарная мировая производительность опреснительных установок составляла 1,25 млн м³/сутки, то на начало XXI в. – около 1 млрд м³/сутки.

Читайте также: ТОП 5 самых больших танкеров в мире

Своеобразным явлением природы является существование на дне Мирового океана рядом с термальными и высокоминерализованными источниками подводных источников пресной воды. Их можно встретить возле берегов Флориды, Багамских и Гавайских островов, у побережья Франции и Италии.

Воды суши и моря связаны между собой гидравлически по водопроницаемым породам, поэтому считают, что подводные источники возникают преимущественно вследствие выхода через разломы и трещины в донных породах потоков грунтовых вод, которые движутся под действием разности уровней гидравлического давления по проницаемым пластам от суши до моря.

В случае, когда донные отложения залегают сплошными пластами, грунтовые воды просачиваются сквозь них постепенно и здесь же смешиваются с морской водой. Выявить такие источники очень сложно.

В то же время деятельность больших концентрированных подводных источников пресной воды оставляет след даже на поверхности моря, особенно при небольших глубинах: в штиль над ними заметно бурление моря, а в шторм, наоборот, вода над источниками более спокойная, будто там применили старый морской метод снижения волнения – разлили по поверхности масло.

В Атлантическом океане восточнее берегов Флориды расположен водный участок диаметром около 30 м, откуда можно черпать абсолютно пресную воду. Установлено, что в этом месте на дне находится впадина глубиной приблизительно 40 м, из которой бьет мощный фонтан – источник пресной воды, который достигает поверхности моря. Этим источником пользуются моряки для пополнения запасов питьевой воды.

В Генуэзском заливе среди соленых морских вод текут настоящие пресные реки, которые идут далеко от берегов. Некоторые подводные источники не только существуют как естественные пресные ручьи и реки, но и образуют своеобразные источники-линзы в толще соленых морских вод. Такое холодное пресное озеро, температура которого около 7 °С, расположено возле дна Адриатического моря среди теплой морской воды с температурой выше 20 °С.

Впечатляющую картину можно наблюдать возле берегов полуострова Юкатан, где вследствие деятельности подводных источников образованы необыкновенные вертикальные пресные колодцы, из которых местные жители, подплывающие на лодках, черпают ведрами свежую пресную воду.

Такие подводные источники и сегодня делают посильный взнос в водоснабжение тех стран, где ощущается острый недостаток пресной воды, но они уже не имеют такого решающего значения, как в древности.

Естественным хранилищем чистейшей и вкусной пресной воды являются материки и Состояние и формы льдашельфовые льды. Эти запасы в основном сосредоточены в Антарктиде, которая ежегодно посылает в океан в виде айсбергов около 28 000 км³ льда, или около 24 000 км³ пресной воды (исходя из плотности льда 0,88 г/см³). Учитывая то, что айсберги живут несколько лет, одновременно в Мировом океане «плавает» в четыре-пять раз больше пресной воды (около 9 тыс. км³), чем содержится одновременно во всех водоемах суши.

Айсберги являются возобновляемым природным ресурсом: они тают и снова образуются при сколе от глетчерных или шельфовых ледников. Антарктические айсберги стабильно доходят до 40-50 ° южной широты, иногда даже до 35 °.

Арктические по численности и объему намного меньшие, значительное их количество ежегодно пересекает 48 ° северной широты.

Признаки приближения ко льдамИспользование айсбергов как источников пресной воды абсолютно реально и требует только преодоления экономических и технических проблем. В крупном айсберге содержится до 10 км³/em> чистейшей воды, которая оценивается специалистами в 1 млрд долл. США.

По данным С. Б. Слевича, для транспортирования такого айсберга массой около 9 млрд т со скоростью 2 км/час, необходимо приложить тяговое усилие, которое равняется 165 тыс. кВт. Такую мощность, могут развить несколько буксиров или ледоколов.

В середине 80-х годов американские специалисты вели длительные наблюдения за большим айсбергом размерами 70 × 40 км при его толщине 300 м, который пробовал прорваться из внутренних вод Антарктиды к открытому океану.

По предварительным оценкам, воды, которая содержалась в этом айсберге, хватило бы для обеспечения Вашингтона на протяжении 5 тыс. лет или Калифорнии на 1 тыс. лет.

Достаточно реальны проекты французских специалистов относительно транспортирования со скоростью около одного узла до Саудовской Аравии айсбергов длиной около 1 км, шириной 600 м при толщине до 300 м (объем 180 млн м³), для каждого из которых достаточно двух-трех буксиров мощностью по 15 тыс. кВт. Даже при потерях во время транспортирования 20 % массы айсберга проект обещает значительную выгоду.

Благодаря концепции дрейфа материков и раздвигания дна стало возможным определить залежи таких минералов, как нефть и металлические руды.
 
Питер Рон. Тектоника плит и минеральные ресурсы

Безусловно, пока что не настало время широкого воплощения подобных проектов, отчасти из-за не изученности возможных экологических последствий, но огромные запасы пресных вод на континенте в материковом льду и плавучих ледниках являются важным резервом человечества.

«Черное золото» морей и океанов

Нефть образуется в океане. Относительно образования нефти существует две теории:

• органическая, соответственно которой Загрузка танкера нефтьюнефть образовалась вследствие разложения органических остатков;
• неорганическая, согласно которой реакции и процессы, которые происходили в сверхглубоких недрах и происходят в нынешнее время, привели к появлению нефти.

В соответствии с органической теорией колыбелью нефти являются моря и океаны. Для образования углеводородов необходимо соединение многих условий, главной из которых является наличие водной среды (в основном морские и океанические бассейны, в меньшей мере – озера и реки), которая, с одной стороны, обеспечивает развитие органики, а с другой оказывает содействие быстрому захоронению органических остатков и предупреждает их окисление.

Основным источником органического вещества, которое содержится не только в осадочных илах на дне морей и озер, но и в самой воде, является планктон, почти девяносто процентов которого представляет фитопланктон. Если в каждом кубометре океанской воды содержится 210 г органики, то ее концентрация в донных осадках значительно большая. Наиболее благоприятные для захоронения органики относительно умеренные глубины – до 1 000-2 000 м, на которых активно происходят процессы образования осадков, способствующие быстрейшему захоронению органических веществ и предотвращает их разложение.

Ежегодно в океанах продуцируется до 360 млрд т планктона, в среднем над каждым квадратным метром дна – до 150 г органического вещества. В осадках хранится около 1 % от этого количества. В состав захороненной органики входят разные вещества, в том числе и готовые рассеянные углеводороды (до 3 %), для которых характерны особенности, схожие с нефтью. В связи с этим они носят название рассеянной нефти или микронефти.

Ученые предложили и обосновали следующую последовательность образования нефти из органического вещества:

1. Вследствие общего прогиба земной коры, характерного для морских бассейнов, пласт осадков, который образован на дне, подвергается опусканию, причем породы с рассеянной органикой перекрываются новыми слоями. Глубина моря длительное время может оставаться практически неизменной благодаря тому, что прогибание компенсируется накоплением новых осадков.
2. В пластах осадков, углубленных в недра, постепенно возрастают давление и температура, под влиянием которых дисперсная микронефть изменяет свои свойства в сторону еще большей схожести с нефтью. Возрастает и само количество микронефти благодаря преобразованию другой части рассеянного органического вещества. Наиболее активно эти процессы происходят в зоне на глубинах 2,3-3 км при температурах 100-130 °С. Эта зона получила название зоны главного нефтеобразования.
3. В зоне нефтеобразования под влиянием возрастающего геостатического давления (на глубине 1 км давление составляет 25 МПа, а на 5 км – 125-140 МПа) происходит перемещение образованной нефти в более пористые и рыхлые породы. С глубиной поры в породе уменьшаются в объеме (так, пористость на глубине 500 м составляет 35 %, а на глубине 5 км – 3,5 %), даже могут полностью исчезнуть, а нефть или газ выдавливаются.

   Если учесть то, что горные породы смачиваются водой, а не нефтью (они являются гидрофильными), то к геостазическому (горному) давлению прибавляются капиллярные силы, которые усиливают вытеснение нефти. Переход нефти из материнских пород получил название первичной миграции, сама теория образования нефти – осадочно-миграционной.

4. Движение нефти в проницаемых породах (коллекторах) происходит до тех пор, пока она не попадается в «ловушку», т. е. в такую форму пласта, которая способна удержать нефть. Образовывается залежь.

Таким образом, приведенная схема возникновения нефти из животных и растительных остатков демонстрирует го, что этот процесс тесно связан с осадочными бассейнами Мирового океана, которые можно рассматривать как родину нефти.

Изучение геологии дна океанов показало, что земная кора испытывает довольно весомые горизонтальные перемещения, которые не могут не отразиться на процессе осадконакопления и формирования нефти и газа.

Соответственно концепции тектоники плит в месте столкновения двух континентальных плит одна по обыкновению углубляется под другую. При поглощении океанической коры в зоне субдукции верхняя часть осадочного пласта срезается, сминается в складки и приращивается к внутренней стенке желоба. Накопление сорванных пластов приводит к сосредоточению осадочного материала в зоне субдукции, вследствие чего здесь накапливается огромное количество осадков с рассеянной органикой.

Специалисты открыли тот факт, что морские нефтедобывающие районы располагаются не хаотически, а в местах сочленения континентов и океанов, островных дуг и глубоководных желобов, платформ и складчатых платформ. Это как раз объясняется тем, что в зонах сочленения литосферных плит всегда накапливаются исполинские (более 10 км) толщи осадков, т. е. возможности «производства» углеводородов здесь выше, чем в других областях. В то же время для зон субдукции, где происходит процесс преобразования рассеянной органики в углеводы, характерны также другие благоприятные условия, которые стимулируют и ускоряют этот процесс. В основном это термобарический режим недр.

Как выше упоминалось, активное преобразование нефти происходит только при температурах не ниже 100-130 °С, а для вытеснения микронефти из материнской породы и коллектора необходимо давление в десятки мегапаскаль. Гипотеза тектоники плит предусматривает, и это подтверждено разведывательным бурением, что процесс образования нефти и газа может происходить на глубинах, значительно меньших, чем расположена зона нефтеобразования. Это объясняется тем, что в зоне столкновения плит земной коры на одинаковой глубине возникают значительно более жесткие термобарические условия, чем в других районах океанов, тем более континентов.

По обыкновению мощные зоны нефте- и газонакопления концентрируются на окраинах платформенных плит, т. е. в районах, приближенных к зонам субдукции, которые действовали раньше. Таким образом, зоны субдукции можно рассматривать как области региональной генерации углеводородов, а приближенные краевые районы платформенных плит как области регионального нефте- и газонакопления.

Известны отдельные месторождения нефти и газа, расположенные и Северном море и на Ближнем Востоке, непосредственно не связанные с зоной субдукции, наряду с этим бывшие зоны столкновения литосферных плит практически всегда содержат в своих недрах исполинские запасы «горного золота».

Всего же в мире почти две трети запасов углеводородов выявлены в зоне краевых районов платформенных плит. Это серьезно облегчает прогнозирование возможных месторождений и организацию добычи нефти и газа.

Нефтяные и газовые месторождения Мирового океана. Среди океанических полезных ископаемых, которые наиболее активно вовлекаются в промышленную разработку, первое место занимают Особенности перевозки сжиженных газов и жидких химических грузовнефть и газ как по объемам, так и по бесспорной ценности для человечества. Это объясняется тем, что, во-первых, запасы углеводородов на суше ограничены, а во-вторых, высокие цены на топливо сделали рентабельной высокодоходную по сравнению с сушей добычу нефти с океанического дна. Прогнозы специалистов относительно запасов нефти и газа в недрах Мирового океана склоняются к 200-300 млрд т.

Интерес представляет распределение потенциальных ресурсов нефти и газа по территориям океанского дна. В табл. 5 приведены данные по материалам, ресурсы нефти и газа представлены в нефтяном эквиваленте.

 
Как свидетельствуют данные, приведенные в табл. 5, основным объектом поисково-разведочных и добывающих работ по нефти и газу является континентальный шельф. В его границах разрабатываются сотни месторождений «черного золота», на которых установлены тысячи платформ для добычи нефти и газа и пробурены десятки тысяч скважин.

По результатам практических исследовании мест возможного пребывания нефти и газа, скопления углеводородов поодиночке не встречаются: залежи Работа газовозов – Общий обзорнефти и газа обычно располагаются группами, образовывая зоны нефтегазонакопления. Расположенные в территориальной близости и связанные со сложной структурой земной коры, несколько зон образуют области нефтегазонакопления, которые объединяются в провинции, сравнительные характеристики которых приведены в табл. 6.

 
Наибольшие нефтегазоносные провинции шельфа Мирового океана. Наибольшей сенсацией середины 60-х годов прошлого века стало открытие Североморской нефтегазоносной провинции площадью 660 тыс. км². После проведения исследовательского бурения, определения возможных запасов нефти и газа в Северном море и ориентировочных контуров провинции дно Северного моря было разделено между всеми государствами, которые имеют хотя бы незначительную часть береговой породы; Англией, Нидерландами, Францией, Норвегией, Данией, Швецией, Германией. Важность открытия этой провинции может подтвердить тот факт, что Англия, которая до тех пор всегда импортировала нефть в значительных объемах, после начала добывающих работ в Северном море заняла довольно высокое место среди мировых экспортеров нефти.

Североморская нефтегазоносная провинция в геологическом плане представляет собой платформенный, т. е. относительно постоянный, участок земной коры, образование которого произошло около 400 млн лет назад. Основа платформы состоит из плотных магматических пород (гранит, гнейс), перекрытых осадочным пластом мощностью до 12 км из пористых и проницаемых пород (песчаники, известняки), которые чередуются с непроницаемыми для нефтяных флюидов и газа отложениями (глинами или каменной солью).

В тектоническом отношении Североморская нефтегазоносная провинция представляет собой большую платформенную впадину, максимально прогнутая часть которой отвечает центральной части моря. Дно покрыто разломами, над которыми осадочные породы изогнуты в так называемые антисинклинальные складки. Эти разломы образовывают разветвленную систему грабенов, которые заполнены осадочными образованиями.

Для разломов Северного моря характерны повышенные значения геотермического поля: геотермический градиент 34 °С/1 000 м означает, что разломы «живут», но ним движутся нагретые пластовые воды, флюиды Супертанкер. Танкер-газовознефти и газа. В Североморской платформе есть несколько уровней нефтегазоносности: верхний карбон, нижняя пермь (ротлигендес), верхняя пермь (цехштейн), триас, юра, мел, нижний палеоген (палеоцен). Наиболее продуктивные пласты связаны с отложениями нижней перми, средней юры и нижнего палеогена.

Наибольшим нефтяным месторождением Северного моря является Экофиск (Норвегия), извлекаемые запасы которого оцениваются в 1 млрд т. Дебит буровой скважины этого месторождения – до 500 т/сутки.

На глубинах моря до 75 м рядом с Экофиском открыты аналогичные, но несколько меньшей производительности месторождения – Западный Экофиск, Торфлей, Жозефина, Энд-фиск.

Значительные залежи газа выявлены на таких месторождениях Северного моря, как Лемен (запасы 338 млрд м³), Индифатигейбл (225 млрд м³), и на расположенном на побережье Голландии месторождении Гронинген (около 2 трлн м³).

Своеобразен состав газа: высокое (до 50 %) содержание азота, гелия, водорода, паров ртути свидетельствует о том, что эти залежи являются результатом вертикальной миграции по разломам из более глубоких горизонтов.

В 1974 году было открыто месторождение Статфьорд, запасы которого оцениваются в 400 млн т нефти и 70 млрд м³ попутного газа. Возле берегов Шотландии в британском секторе Северного моря выявлено месторождение Клейр с запасами нефти около 600 млн т. Здесь же на глубинах моря до 300 м расположено газовое месторождение, мощность которого оценивается в 1,5 трлн м³.

В целом наибольшая плотность запасов нефти характерна для центральной, наиболее погруженной части Североморской впадины, а газов – для периферических областей. Общее количество газонефтяных запасов Северного моря оценивается в 7 млрд т углеводородов.

Богатейшая в мире сокровищница «черного золота» – нефтегазоносная Саламинская битва – поражение непобедимыхпровинция Персидского залива, которая совместно с сушей Аравийского полуострова содержит больше 50 % общемировых запасов нефти и которую относят к своеобразному полюсу нефтенакопления.

Месторождение Саффания (Саудовская Аравия) открыто в 1951 г., эксплуатируется с 1957 г., первичные извлекаемые запасы составляют около 3,8 млрд т нефти. Сначала месторождение было открыто на суше, а потом уже началась разработка его морской части. Геологи определяют местность, где расположено месторождение, как антиклинальную складку размерами 62 × 20 км, продуктивные горизонты которой расположены на глубине 1,5-2 км.

Для буровых скважин этого месторождения характерны значительные дебиты нефти с высоким содержанием растворенного в ней углеводородного газа: в среднем 1 500 т/сут, иногда до 12 000 т/сут.

Продуктивность одного только месторождения Саффания превышает годовую добычу нефти на территории Западной Европы.

Антиклинальная складка размером 23 × 15 км, в районе которой расположено еще одно гигантское месторождение Персидского залива – Манифа с запасами около 1,6 млрд т, находится в 13 км от берега. Функционирует месторождение с 1957 г., глубина залегания продуктивных горизонтов – 2-2,5 км, среднесуточный дебит одной буровой скважины составляет около 7 тыс. т.

Своеобразный рекорд был установлен в Персидской провинции в 1966 г., когда только с четырех буровых скважин большого месторождения Абу-Сафа за год было добыто 2 млн т нефти. Среднесуточный дебит одной буровой скважины этого месторождения составлял 3 тыс. т.

На территории Княжества Абу-Даби, которое уже в 1980 г. добывало 65 млн т нефти, из них 40 % – со дна моря, расположено два месторождения: Уим-Шаиф (около о. Дас при глубине моря 15 м) и Занум. Потенциальная ежегодная добыча нефти на этих месторождениях оценивается в 9 млн т. На начало 80-х годов близ побережья Катара было открыто газовое месторождение с запасами больше 1 трлн м³ газа.

Чем же объясняется чрезвычайно высокий среднесуточный дебит буровых скважин месторождений Персидской провинции? Ответ один: высокий среднесуточный дебит обеспечивается значительным гидродинамическим пластовым давлением. Высокий дебит приводит к тому, что значительную годовую добычу можно обеспечить меньшим количеством буровых скважин, а это существенно уменьшает себестоимость персидской нефти.

Среднесуточные дебиты одной буровой скважины представляют:

• в США – 2,5 т;
• в Канаде – 13,6 т;
• в Саудовской Аравии – 1 600 т;
• в Иране – 2 300 т.

В состав одной из старейших в мире (первые разведывательные работы по нефти проводились с 1933 г.) нефтегазоносной Мексиканской провинции входят одноименный залив и часть суши, которая к ней прилегает. Общая площадь провинции составляет около 2 млн км², из которых больше 1,2 млн км² находится на дне Мексиканского залива. Мексиканскую провинцию обслуживает самая большая в мире Эксплуатация плавучей буровой установкифлотилия морских буровых установок.

С геологической и тектонической точек зрения, Мексиканская нефтегазоносная провинция представляет собой область прогибания земной коры, фундамент которой составлен метаморфозными породами палеозоя и докембрия.

За сложной системой разломов прошло ступенчатое опускание его от периферии до наиболее глубоководной части Мексиканского залива – впадины Сигсби.

На фундаменте залегает мощная (больше 10 км) толща осадков, для строения которой характерен ряд особенностей:

• в ней присутствует пластичная толща морской соли юрского периода;
• отложения снизу доверху обогащены рассеянным органическим веществом;
• в породах мела и юры распространены барьерные и одиночные рифы, которые формируют в заливе целый пояс рифтовых образований;
• вся толща характеризуется высокой прогретостью внутренней теплотой, которая, бесспорно, оказывает содействие процессам нефтеобразования.

Ископаемые рифы Мексиканского залива, вытянутые друг за другом, образуют гигантское кольцо, часть которого располагается на суше, а другая в море, они буквально насыщены нефтью и газом.

В живописном месте расположена Маракаибская нефтегазоносная провинция. Она приурочена к одноименной межгорной впадине, со всех сторон которой расположены горные хребты Анд. Общая площадь впадины 30 тыс. км². Со стороны Карибского моря через узкий залив морские воды попадают в границе суши, образовывая морскую лагуну (озеро), которую называют Маракаибской. Лагуна площадью 11 тыс. км² имеет глубину до 250 м. В недрах Маракаибской провинции выявлены залежи нефти, которые насыщают осадочную толщу (до 10 км) от фундамента до молодых четвертичных горизонтов. Провинция располагает значительными (до 7 млрд т) извлекаемыми запасами нефти, причем от 3,1 до 4,5 млрд т.

В целом Маракаибская провинция дает Венесуэле больше 75 % годовой добычи нефти этой страной. Интересно, что дальнейшие перспективы развития нефтедобычи в Маракаибской провинции нефтяники связывают с освоением глубокопогруженных меловых отложений (глубины больше 5 000 м). Технологическое оборудование ПБУ, назначение, состав и размещениеРазведывательное бурение на таких горизонтах показало обнадеживающие результаты.

Границы Средиземноморской нефтегазоносной провинции определяются одноименным морским бассейном. Это чрезвычайно сложный в геолого-тектоническом аспекте участок земной коры. В Алжиро-Прованской, Тирренской и Ионической глубоководных котловинах на базальтовом пласте коры расположена 5-6-километровая толща осадочных пород.

К наиболее изученным относится Европейский шельф, где возле берегов Испании открыто два месторождения: Ампосто-Марино и Кастелион с суточным дебитом буровых скважин, соответственно, 1 880 и 250 тонн.

В 13 км от побережья Греции выявлено нефтяное месторождение Принос, суточная производительность буровых скважин до 1 120 т.

Месторождения вдоль Африканского побережья связаны с передовым прогибом земной коры, который формируется на окраине Сахарской платформы и погружается под дно Ионического моря.

Здесь возле берегов Туниса и Ливии выявлены залежи легкой нефти на глубине моря около 75 м.

Продуктивные горизонты газоконденсатных месторождений Абу-Кор и Абу-Мади, расположенных в устье Нила, находятся на глубине 2 520-2 540 м при глубине моря всего 10 м. Суточные дебиты достигают 400 тыс. м³ газа.

Азово-Черноморская нефтегазоносная провинция, которая совпадает с акваторией Азовского и Черного морей, перспективна на жидкие и газообразные углеводороды, но поиск и разработка открытых месторождений проводятся пока что в разведывательном и экспериментальном форматах.

Эксон Вальдиз – величайшая экологическая катастрофа прошлого столетияДобыча нефти на первых залежах Южно-каспийской нефтегазоносной провинции относится к 20-м годам прошлого века. Значительная площадь Южнокаспийской провинции, которая протянулась до восточных отрогов Кавказа до Копенгагена, составляет 250 тыс. км², из которых 145 тыс. км² находятся под водами Южного Каспия.

В пределах Южного Каспия непосредственно на базальтовом пласте залегает осадочная толща мощностью около 20 км. В морской части провинции открыты месторождения в акваториях Азербайджанского и Туркменского шельфов, выявлена нефть возле Мангышлакского побережья. Продуктивные на нефть горизонты залегают на глубинах 2-3 км.

Длительное время нефтегазоносные провинции Арктических морей, учитывая суровые климатические условия, считались непригодными для поисков нефти и газа, и потому к 60-м годам значительных открытий скоплений углеводородов здесь не происходило.

В 1967 году на северном склоне Аляски (прибрежная равнина залива Прадхо-Бей) при добыче из последней разведывательной буровой скважины гигантский нефтяной фонтан известил об открытии наибольшего нефтяного месторождения Североамериканского континента. Но только с 1980 года началась эксплуатация месторождения Прадхо-Бей. Это связано с тем, что акватория залива в свое время была объявлена заповедной и только после применения целой системы природоохранных мероприятий было получено разрешение соответствующих органов власти на проведение работ по эксплуатации буровых скважин.

Проведенные работы в пределах моря Бофорта показали потенциальные запасы месторождений – 15,1 млрд м³ углеводородов. В районе шельфа моря Бофорта – дельты реки Маккензи – выявлено больше 50 перспективных структур. Интересно, что в море Бофорта поиск, разведывание и добыча нефти проводятся с искусственных насыпных островов при глубине моря 20-27 м.

Большие надежды нефтяники связывают с районом Канадского Арктического архипелага, который протянулся с юго-запада на северо-восток более чем на 1 900 км и с севера на юг – более чем на 1 300 км.

Канадские геологи высоко оценивают потенциальные запасы Атлантического шельфа: нефти – около 1,5 млрд т, газа – около 2 трлн м³.

На шельфе Атлантики вдоль побережья Южной Америки открыт целый ряд нефтяных и газовых месторождений близ берегов Венесуэлы, Тринидада и Тобаго, Бразилии.

Это интересно: Покрытия для нефтегазовых платформ

Нефтяное месторождение Гарупа с извлекаемыми запасами 260 млн т было открыто в 1974 году при глубине океана 125 м. Перспективными на нефть и газ районами являются бассейны Мальвинос, Аустрал, Сан-Джордж (Аргентинский шельф) и бассейн Кампоста (Бразильский шельф), в пределах которого открыто больше 30 залежей нефти и газа. Даже в Магеллановом проливе выявлено большое нефтяное месторождение, которое разрабатывается с берега наклонными буровыми скважинами.

Наиболее богатые месторождения в Атлантическом океане открыты на западном побережье Африки, Берега Восточной Африки, Индии, Малайского архипелага и Австралии – это территории, на которые концентрируются нефтегазоносные провинции Индийского океана. Африканское побережье принадлежит к местам, бедным на «черное золото». Здесь функционирует газовое месторождение близ города Порт-Элизабет с дебитом почти 10 млн м³ газа.

Провинция Суэцкого залива располагается на севере от Приафриканской провинции Индийского океана. Она связана с гигантским грабеном, вытянутым на 300 км при ширине 80 км, который является продолжением грабена Красного моря. Месторождения нефти здесь эксплуатируются с 1933 года. Извлекаемые запасы нефти оцениваются в 400 млн т: среди наибольших месторождений, расположенных непосредственно в акватории залива и привязанных к центральной части грабена: Эль-Моргаш – запасы 205 млн т. Рамзан – 70 млн т. Белаим-море – 75 млн т. Открытие новых месторождений в Суэцком заливе продолжается.

Индийский шельф, разделенный на десять площадей, издавна был объектом внимания нефтяных компаний. Наибольшее месторождение выявлено на Бомбейском своде. Здесь из глубины 960-1 410 м получены фонтаны легкой нефти с дебитом 200-515 т/сут. Извлекаемые запасы оцениваются в 200 млн т. На шельфе Андаманских островов на глубине от 1 700 до 3 650 м открыты газоносные горизонты.

Богатейшие шельфы Индийского океана – индонезийские. Так, в Яванском море выявлено около 20 месторождений, которые связаны с большой впадиной, заполненной шестикилометровой толщей кайнозойских осадков. Продуктивность этою района связана с тем, что в нем проходит граница двух разнородных плит земной коры, из которых океаническая Индоавстралийская задвигается внутренними силами Земли под материковую Китайскую. Зона углубления плиты, зона субдукции, проходит непосредственно вдоль острова Ява, возле которого расположен узкий и глубокий Яванский желоб протяженностью 3 тыс. км. Буровые скважины здесь имеют высокие и точные дебиты – до 1 000 т нефти и до 1 млн м² газа. Наибольшие месторождения – Арджуна, Цинта, Аттака, Китти. Начальные извлекаемые запасы нефти этих месторождений оцениваются в 123 млн т.

На Индоокеанском шельфе Австралии поиски нефти впервые начались в 1960 году в Бассовом проливе, они были ознаменованы открытием газовою месторождения Гипслена. В 1967 году выявлено два больших месторождения – Кингфиш и Хембут с извлекаемыми запасами 200 млн т. На конец 1971 года Австралия за счет моря на 60 % покрывала свои потребности в нефти. Разведанные запасы этой страны оценивают в 330 млн т нефти и 290 млрд м³ газа.

Несмотря на то, что первая в мире буровая скважина на морскую нефть пробурена на шельфе Тихого океана (1896 год, Калифорнийское побережье), нефтегазоносные провинции Тихого океана исследованы в меньшей мере по сравнению с Индийским и Атлантическими.

Предлагается к прочтению: Подъемные механизмы плавучей буровой установки и системы их управления

Основным объектом поиска, разведки и добычи углеводородов стал Калифорнийский шельф. Наиболее значительные нефтяные месторождения расположены в проливе Санта-Барбара: Виллингтон, Хантингон, Дос-Куадрес.

В ряде районов получены мощные фонтаны газа: возле Чилийского побережья дебиты буровых скважин достигали 210 тыс. м³/сут., а в прибрежной части Западного Ириана – 1,7 млн м³/сут. газа и 510 т/сут. нефти.

На основании приведенных материалов можно сделать следующие выводы:

• во-первых, все известные морские месторождения нефти и газа сконцентрированы на шельфе, на относительном мелководье. Одна из причин этого связана с тем, что человек начал свои поиски из наиболее доступной части океана, а вторая – с тем, что человечество пока что не готово к серьезному и систематическому освоению значительных глубин Мирового океана. Сегодня разработка морских углеводородов проводится обычно на глубинах до 300 м;
• во-вторых, шельфы – безусловно, новое Эльдорадо земного шара, они имеют намного больше нефти, чем близлежащие части континентов. В среднем запасы нефти на морских месторождениях составляют 42-45 млн т, почти вдвое выше средних запасов континентальных залежей.

Наибольшие запасы углеводородов сконцентрированы всеми частями Мирового океана: Персидском заливе, лагуне Маракайбо, Мексиканском заливе, Морские конвои в Северном Ледовитом океанеСеверном море, море Бофорта, Гвинейском заливе, морях Юго-Восточной Азии.

С этими шельфами связано 88 % доказанных извлекаемых запасов углеводородов и 74 % потенциальных ресурсов. Максимальная концентрация углеводородов зафиксирована на месте пересечения рифов и разломов – это грабен Викит в Северном море, лагуна Маракайбо и северо-западная часть Персидского залива. Каковы перспективы освоения глубоководной части Мирового океана? Безусловно, недра глубоководных районов Мирового океана также перспективны в нефтегазовом отношении.

Американские специалисты считают, что наибольшие залежи углеводородов будут открыты под водой на глубине больше 3 000 м. Этому есть подтверждения: при бурении в Мексиканском заливе на глубине океана 3 400 м бур судна «Гломар Челенджер» под толщей рыхлых осадочных пород вскрыл нефтеносные пласты, закрытые соляным куполом.

Наряду с этим в донных осадках абиссальных впадин Мирового океана были выявлены прямые признаки нефти и газа. В то же время освоение больших глубин сдерживается в основном техническими причинами.

Добыча нефти. Проведение разведывательных работ, эксплуатация выявленной продуктивной буровой скважины, накопление, Загрузка танкера нефтьюхрапение и транспортирование полученной нефти происходят в очень сложных условиях.

Штормовые волны, шквальные и ураганные ветры часто уничтожают творение рук человеческих. В свою очередь, поиск и разведывание месторождений усложняются наличием значительной, в десятки и сотни метров толщи воды, разрушительными волнами и мощными течениями.

Серьезные трудности возникают при необходимости удерживать плавучую буровую установку или буровое судно в четко заданном положении, иначе может произойти излом бурового инструмента, что приведет к неминуемой аварии. Парк буровых установок довольно разнообразен, что диктуется производственной необходимостью и чревато затратами по его проектированию и содержанию.

Странной особенностью океанских рассыпных залежей является их способность к восстановлению. На отработанных участках уже через два-три года снова возникают россыпи, пригодные к использованию.
 
В. П. Гаврилов. Кладовая океана

Все это приводит к чрезвычайно высокой стоимости поисковых работ и эксплуатации буровых сооружений, но вследствие ограниченности и исчерпаемости запасов на суше становится исключительно необходимым проведение работ по добыче морской нефти.

Промышленные ресурсы океанского дна

Океанские шахты. Если учесть то, что подводная окраина континентов – материковый склон – является естественным продолжением гранитных платформ под современным уровнем Мирового океана, логически предположить, что залежи твердых полезных ископаемых могут залегать в недрах морского дна аналогично континентальным условиям.

Понятно, что обнаружить коренные залежи, которые находятся в недрах океанической коры и укрыты толщей воды в сотни метров, намного сложнее, чем па суше. Поэтому они известны лишь на относительном мелководье, да и то в незначительном количестве. По обыкновению залежь начинается на материке и продлевается под дном океанов. Те подводные шахты и рудники, которые эксплуатируются сейчас, размещаются на берегу, а их выработки заходят далеко в океан. Известны горизонтальные выработки шахт, которые отдалены от берега на 10-12 км при глубине моря 120 м. Шахты расположены на шельфах Ирландии, Австралии, Канады, Финляндии, Франции, Греции, Чили, Польши, Испании, Японии, Китая, Англии и США.

Наибольшее распространение среди твердых полезных ископаемых океанских недр приобрели: каменный уголь, сера, руды разных металлов. Англия известна как страна, где «океанический» уголь составляет больше 10 % от общей его добычи в стране, а в Японии – 30 %. Вообще в мире «океанический» уголь составляет около 2 % его суммарной годовой добычи. Запасы наибольшего в мире месторождения, которое расположено возле берегов северо-восточной части Англии, оцениваются в 550 млн т.

Под океанским дном расположены значительные Грузовые характеристики морских грузовзапасы железной руды. Наибольшее железорудное месторождение, которое находится возле восточного побережья острова Ньюфаундленд, содержит больше 2 млрд т, толщина пласта железных руд составляет около 400 м. Добыча железной руды ведется также во Франции (в районе города Шербур), в Японии (остров Кюсю), в Гудзоновом и Финском заливах.

На западном побережье полуострова Корнволл разрабатываются коренные оловорудные залежи морского дна. Жильные месторождения, скрытые под водой, содержат олово, вольфрам, медь, полиметаллы. Содержание олова в них доходит до 12 %.

В Гудзоновом заливе из подводных шахт добывается никель, а возле побережья Эгейского моря ртутные руды.

Исследования металлогении дна глубоководных акваторий устанавливают довольно широкий диапазон рудной минерализации в полезных породах: магнетите, хромите, халькопирите, пирите, ильмените.

В коренном залегании на океанском дне находится большое количество еще одного полезного ископаемого – серы, ориентировочные запасы которой оцениваются сотнями миллионов тонн. Широко известен морской промысел серы, который внедрен в Мексиканском заливе, возле берегов Луизианы с искусственных свайных островов. Для добычи серы в залежь закачивают перегретый пар, расплав по трубопроводу подается из недр на поверхность и заливается в охлаждаемые цистерны, откуда застывшая сера транспортируется на материк.

Недавно открыты коренные месторождения морской серы возле берегов Сенегала.

Прибрежные месторождения. Дефицит того или другого сырья часто побуждает вести его поиск в прибрежной зоне моря. Прибрежные и подводные россыпные месторождения разные по форме, расположению относительно берега и дна, глубине подводного залегания, размерам, пространственной конфигурации, гранулометрическим и минеральным составам.

Чаше всего россыпные месторождения на континентальном шельфе располагаются близ устья рек, которые впадают в моря и океаны, что и понятно, ведь большинство прибрежных россыпей возникло вследствие размыва коренных пород реками и выноса продуктов эрозии в моря. Некоторая часть прибрежных россыпей образована вследствие разрушительной деятельности океанских вод.

Приведем характеристику россыпных месторождений:

1. Во-первых, они подвижны, могут мигрировать вдоль берега под влиянием морских течений и ветра. Часть россыпей располагается в зоне действия приливов и отливов, другая часть – на больших глубинах или в толще шельфовых осадков.
2. Во-вторых, протяженность пути выноса полезных минералов определяется их плотностью: более легкие перемещаются дальше, чем тяжелые минералы, которые большей частью оседают в зоне пляжей.
3. В-третьих, для руды прибрежных россыпей характерно высокое качество. Зерна рудных минералов морскими волнами почти полностью очищены от посторонних примесей, так что отделить их от рыхлой песчаной массы нерудных частичек не представляет затруднений.

Наиболее известны в мире такие прибрежные морские месторождения (табл. 7): оловоносные пески возле берегов Малайзии, Индонезии, Таиланда; золотоносные россыпи возле берегов Северной Америки; алмазоносные гравийные отложения возле берегов Юго-Западной Африки; прибрежные редкоземельнометаллические и магнетитовые россыпи возле берегов Австралии, Индии и Японии; янтароносные отложения на юго-востоке Балтийского моря.

 
Месторождения морских и океанских побережий, которые обеспечивают около 70 % производства оловянных концентратов, бесспорно, сыграют определяющую роль в мировом производстве олова. Образование таких месторождений в странах Юго-Восточной Азии вызвано разрушением наибольшего в мире Азиатского оловянного пояса, который проходит по территориям Индонезии, Малайзии и Таиланда. В этих странах добывается больше 150 тыс. т «морской» оловянной руды, причем в Малайзии и Таиланде получают из россыпей 95 % годовой продукции этого химического элемента, в Индонезии – около 50 %.

Наиболее богатые россыпи касситерита (оловянной руды) расположены на 10-15 км от кромки берега до глубины 35 м. На глубине 27-40 м ведется разработка песков. Содержание олова в разведанных подводных россыпях Таиланда и Индонезии составляет 0,2-0,4 кг/м³, встречаются участки с содержанием нескольких килограммов на 1 м³ песка.

Современные способы добычи определяют целесообразность переработки песков с содержанием руды до 100 г/м³ породы. Рядом с россыпными месторождениями в Юго-Восточной Азии ведется разработка и коренных подводных месторождений олова, также тесно связанных с Азиатским оловянным поясом.

Прибрежные россыпи тяжелых минералов расположены вдоль почти всего побережья Австралии. Здесь отличают несколько типов россыпных месторождений. Это пляжные, расположены в приливно-отливной полосе: дюнные; пляжные, захороненные под пластом дальнейших наносов, и древние захороненные дюны.

Условия для накопления россыпных месторождений на шельфе Австралии определяются существованием Большого водораздельного хребта на континенте. Выветривание древних толщ, ветер, реки, временные водотоки разрушают породы, транспортируют их обломки к океану. Дело завершают Самые большие волны на планетеокеанские волны, которые намывают вдоль почти всего побережья огромные массы песчаных отложений в виде пляжей и исполинских дюн.

Основной состав россыпей представлен довольно мелким кварцевым песком с включением зерен тяжелых минералов плотностью до 3 г/см³. Среднее содержание основных минералов в тяжелой фракции ориентировочно составляет: циркона 38 %, рутила 28 %, монацита 0,7 %, ильменита 32 %. В этих минералах содержатся такие важные для промышленности элементы, как торий, цирконий, гафний.

Общие разведанные запасы Австралии оцениваются следующим образом:

• ильменита – 47 млн т;
• рутила – 3,5 млн т;
• циркония – 1,5 млн т.

В последнее время в Западной Австралии выявлены и разрабатываются значительные месторождения титановых песков. Возможные запасы некоторых участков превышают 15 млн т.

Ильменит, циркон и монацитовые пески разрабатываются на побережье США в штатах Флорида и Каролина, в Новой Зеландии, Шри-Ланке. Но самые богатые ильменито-цирконовые россыпи расположены на западном и восточном побережье Индии. В песках Траванкура (северо-западная часть полуострова Индостан) содержится до 50-80 % ильменита, 8-20 % – циркония, 14 % – монацита.

Механизм образования этих залежей следующий: продукты размыва горных пород выносятся реками в прибрежную часть, где минералы откладываются в прибрежных озерах, образованных благодаря барам, составленным речными выносами, которые отделили от моря приустьевые части рек. Во время паводков минералы, отложенные в озерах, выносятся в море, где в дальнейшем испытывают влияние волн и течений, которые их «сортируют», распределяя по удельному весу.

Для месторождений побережья Флориды характерно значительно меньшее содержание минералов в песках, но исполинский продуктивный пласт – до 36 м. По прогнозам, здесь содержится около 5,5 млн т циркония, больше 20 млн т ильменита и 3,5 млн т рутила. Флоридские россыпи расположены полосой длиной почти 10 км при ширине около 1 км. Вообще благодаря россыпям Атлантического побережья США обеспечивают потребность в ильмените на 50 %, а в цирконии – на 100 %.

В Токийском заливе (Япония) активно разрабатываются титаномагнетитовые пески. За год здесь добывается до 1,5 млн т железных песков, общие их запасы в Японии оцениваются до 1,7 млрд т. Основные минералы в песках – титан, магнетит, ильменит. Содержание железа в тяжелой фракции составляет 23-60 %, оксида титана – до 12 %. Эти пески используют в металлургическом производстве при получении стали, титана, ванадия.

Популярной в некоторых странах стала добыча с морского дна таких строительных материалов, как Навалочные и насыпные грузыпесок, гравий, ракушечник. К числу таких стран принадлежат США, Великобритания, Исландия. В то же время необходимо очень взвешенно подходить к принятию решения о применении таких технологий, так как разрушительный характер возможных последствий может быть непредвиденным.

Особое место среди элементов периодической системы Д. И. Менделеева, которые добываются из россыпных месторождений, занимают золото, платина и алмазы. Американские компании периодически подключаются к поискам золота практически вдоль всего западного побережья США. Наиболее перспективными считают песчаные пляжи знаменитого Золотого Берега близ города Ном (Аляска).

Общие запасы золота в месторождениях близ города Ном при среднем содержании 0,84 г/м³ оценивают в 40 т. Содержание золота в песках месторождения Ном Голд Кост, которое было открыто на расстоянии 80 км от берега, при толщине слоя золотоносного песка в 5-6 см составлял 15 г/м³, хотя в отдельных пробах он достигал фантастической цифры – 260 г/м³.

Известны среди специалистов и золотоносные пески вдоль побережья Калифорнии, Панамы, Чили, Египта, Юго-Западной Африки. В конце 60-х годов прошлого века возле юго-восточных берегов Новой Шотландии на глубине 25-45 м выявлены россыпи золотоносных песков общим объемом около 30 млн м³ с содержанием золота 0,5 г/м³.

На начало 80-х годов геологоразведочной службой США было выявлено промышленное содержание золота в пробах, которые были отобраны со дна северной части Берингова моря.

В заливе Гудньюс вблизи побережья Аляски при глубине моря до 30 м разрабатываются пески с содержанием платины до 10 г/м³. Эти россыпи расположены по линии прохождения старинных русл рек, затопленных морем. По имеющимся данным, 90 % платины в США добывается с морского дна. Россыпи платиноносных песков, которые расположены в Колумбии на побережье Тихого океана, содержат до 15 г/м³ металла.

Чрезвычайно эффективна морская добыча алмазов: если на суше для поиска одного алмаза необходимо переработать около 20 т породы, то в залежах реки Оранжевой – всего 1 т. Интенсивная разработка алмазоносных песков океанического побережья с содержимым алмазов 1 карат/т породы ведется в Сьерра-Леоне.

Практически исключительно с прибрежных морских месторождений добывается такой своеобразный вид ископаемого сырья как янтарь. Янтарь – это не только предмет украшений, но и ценное сырье для химической и фармацевтической промышленности, из него получают лаки, красители, янтарные масло и кислоту, медицинские препараты. Наибольшие залежи его расположены по берегам Балтийского, Северного и Баренцева морей, на побережье Гренландии. Встречается янтарь в виде зерен или отдельных обломков массой до 5,5 кг.

Конкреции и металлоносные илы. Странные образования в виде гнезд, которые имели темную окраску, слоистую структуру и низкую прочность, были подняты на борт английского корабля «Челленджер» в 1873 году во время плавания океанографической экспедиции (1872-1876 гг.) (рис. 57).

Химический анализ показал, что в их состав входит целый ряд химических элементов: железо, марганец, медь, магний, никель, кобальт, алюминий, молибден, ванадий. Благодаря тому что содержание железа и марганца было преобладающим, эти конкреции назвали железомарганцевыми. Наряду с этим существуют фосфоритные и баритовые конкреции.

Существует много теорий образования конкреций, но почти все они сводятся к тому, что конкреции, которые устилают дно Мирового океана, имеют сугубо морской генезис, так как образовались вследствие осаждения растворенных в морской воде веществ. В этом они принципиально отличаются от составных рассыпных месторождений, которые имеют сугубо материковое происхождение.

Согласно преобладающим представлениям, конкреция представляет собой стяжение определенного минерального вещества вокруг ядра, функции которого выполняют обломки породы преимущественно вулканического происхождения (пемзы, туфа, базальта, обломки кораллов, фосфориты) или органические остатки, чаще всего – зубы акул и обломки костей китов.

Вокруг таких ядер на протяжении тысячелетий нарастают тончайшие наслоения (по одним данным, со скоростью роста 0,6-1,3 мм за 1 000 лет, по другим на порядок выше).

Железомарганцевые конкреции обычно округлые или чечевицеобразные, их размеры от 1 см до 2 м. Конкреции имеют землисто-черный или буровато-коричневый цвет, тусклый, матовый блеск. Химический состав конкреций непостоянен, они содержат около 30 элементов (табл. 8).

 
Сколько железомарганцевых конкреций сосредоточено в Мировом океане? Ответ на этот вопрос носит, конечно, прогнозный характер.

По подсчетам авторитетных специалистов, только на дне Тихого океана залегает около 1,66 · 10¹² т конкреций, которые содержат до 400 млрд т марганца. Количество разных металлов, которые содержатся в стяжениях, многократно превышает их запасы на суше – рис. 58.

Глубины, на которых выявлены конкреции, составляют несколько тысяч метров. Наиболее богатые участки выявлены на глубинах 4-6 тыс. м в Тихом океане между 5 и 15° северной широты и 120° западной долготы, каждый квадратный метр этих участков устлан 10 кг конкреций.

Это интересно: Конструирование и расчет палубных перекрытий

Только эти залежи содержат около 3 млрд т стяжений, в состав которых входит больше 40 млн т никеля, 30 млн т меди, 7 млн т кобальта.

Суммарные запасы конкреций в Атлантическом океане оцениваются в 45 млрд т (Североамериканская котловина, глубины больше 5 км). В Атлантике конкреции обнаружены на плато Блейк на глубинах 200-1 000 м.

Как выбрать участок океанского дна для разработки конкреций?

1. Во-первых, желательно, чтобы распределение конкреций на дне было относительно равномерно с плотностью не меньше 5 кг/м².
2. Во-вторых, необходимо, чтобы химический состав удовлетворял двум требованиям: высокое содержание металлов и низкое – нерудных примесей.
3. В-третьих, рельеф дна, гидрометеорологические условия и расстояние до ближайших портов должны отвечать требованиям экономической целесообразности.

Технические и экономические проблемы добычи железомарганцевых конкреций в основном решены, в дальнейшем усовершенствовании нуждаются технологии добычи металлов из конкреций. Наиболее распространен гидрометаллургический способ, согласно которому конкреции растворяют в кислотах, пропускают через фильтр с ионообменными смолами, после чего из смол выделяют цинк, кобальт, медь, марганец. Американская фирма «Дип си Венчурс» применяет технологию, в соответствии с которой конкреции измельчают и сушат, в химическом реакторе порошок обрабатывается соляной кислотой, после чего электрическим осаждением получают металлы в чистом виде.

Как удобрение в сельском хозяйстве широко применяется фосфорит, который в виде конкреций залегает на океанском дне. Фосфоритовые конкреции, в состав которых входят оксид фосфора, примеси молибдена, ванадия, цинка и стронция, располагаются плотными скоплениями в верхних пластах донных осадков на глубинах от 50 до 2 500 м. Они существуют в виде небольших зерен, отдельных камешков и даже целых плит массой до нескольких килограммов. По оценкам специалистов, запасы фосфоритов составляют 3 · 10¹¹ т.

Богатейшие залежи фосфоритов располагаются возле берегов Калифорнии и Мексики, на шельфах Японии, Южной Африки, Аргентины и Австралии. Баритовые конкреции, которые добываются возле берегов Шри-Ланки, содержат 75-77 % сульфата бария, который используется в химической и пищевой промышленности. Баритовые конкреции Японского моря имеют размер 1-20 см и содержат 75-84 % сернокислого бария.

Как перспективное сырье для промышленности могут быть использованы такие глубоководные отложения, как металлоносные илы. Их возникновение в разломах земной коры на океанском дне объясняется активной вулканической деятельностью.

Выходы термальных илов выявлены геохимиками во всех океанах, в Красном и Средиземном морях. Состав илов мелкодисперсный, аморфный, чрезвычайно водонасыщенный (в верхних пластах до 85 %). Илы, например, Красного моря в высушенном состоянии содержали медь (до 3 %), цинк (до 10 %), следы серебра и золота.

Эксплуатация россыпных месторождений, залежей конкреций и металлоносных илов требует глубокого технико-экономического обоснования, создания специальной техники, предназначенной для использования месторождений и залежей, а также разработки высоких технологий добычи необходимых химических элементов из россыпей и илов.

Будущее океана

Резкий рост цен на Процесс топливоподачижидкое и газообразное топливо, трудности с его добычей в последние годы вызывают повышенный интерес к новым источникам энергии, в том числе и к энергии Мирового океана.

В разных видах аккумулирует энергию Мировой океан: она содержится в океанских волнах и течениях, приливах и вертикальных движениях отдельных пластов океанских вод, в конце концов, океан – исполинский тепловой аккумулятор солнечной энергии. В то же время основной вопрос, который возникает перед человечеством: как изыскать оптимальные средства использования океанской энергии?

По оценкам специалистов, доступная при современном уровне науки и техники для практического использования доля энергии Мирового океана во много раз превышает уровень современного потребления энергии в мире, который составляет около 5 · 10¹⁴МДж в год.

Использование энергии приливов. В центральных районах океанов приливные волны почти не ощущаются, иногда высота их не превышает метра. В то же время в некоторых окраинных районах океанов приливные волны достигают значительных величин.

Это объясняется тем, что приливные силы приводят в основном к горизонтальным перемещениям частичек воды, которые носят название приливноотливных течений. Их скорость, незначительная в открытом океане, в узких протоках может достигать 30 км/час.

Когда масса воды с такой скоростью входит в заливы или устья рек, вода в них высоко поднимается. Так, приливные волны в заливе Фанди достигают высоты многоэтажного дома.

Первыми сооружениями, механизмы которых приводились к движению приливной энергией, были лесопилки и мельницы, которые строились еще в XI в. на побережье Англии, в средние века – во Франции, Канаде, в русском Беломорье. В наше время энергия приливных волн превращается в электрическую всего несколькими приливными электростанциями (ПЭС).

Первая в мире ПЭС мощностью 240 тыс. кВт построена и введена в действие в 1967 г. во Франции. Она расположена на берегу пролива Ла-Манш в Бретани, в устье реки Ранс, где высота прилива достигает 13,5 м (рис. 59).

Ширина реки в месторасположении ПЭС составляет 750 м, в теле плотины размещены 24 капсюльных гидроагрегата мощностью по 10 МВт. Во время прилива в бассейн площадью 22 км² поступает около 180 млн м³ воды. Мощность ПЭС используется во время пикового Расчет судовой электроэнергетической системыпотребления электроэнергии.

На Кольском полуострове, неподалеку от Мурманска (Россия), на побережье губы Кислой расположена экспериментальная Кислогубская ПЭС мощностью 400 кВт, которая первый ток дала еще в 1968 г., а в 1970 г. была подключена к Кольской энергосистеме (рис. 60).

Кислогубская ПЭС находилась в исследовательской эксплуатации. Исследовательские ПЭС есть еще в двух странах: в Китае — Цзянси (введенная в 1983 г.) и в Канаде — Аннаполис (1984 г.). Общая мощность всех существующих приливных электростанций составляет около 260 МВт, в то время как потенциально возможная мощность приливных электростанций на планете оценивается величиной около 6 · 10⁵МВт.

Успешная многолетняя эксплуатация довольно мошной ПЭС на реке Ранс подтвердила реальность принятого решения со всеми присущими ему преимуществами и недостатками. В данное время разрабатываются новые проекты более мощных ПЭС с использованием апробированных технических разработок на существующих станциях.

Так, во Франции закончено проектирование ПЭС в заливе Монт-Сен-Мишель мощностью 10 млн кВт.

В Англии проводятся работы по проектированию ПЭС мощностью 7,2 млн кВт для размещения в эстуарии реки Северн, которая впадает в Бристольский залив.

Канадские специалисты с помощью американских ученых разработали проект ПЭС мощностью 1 млн кВт для залива Фанди. Полученная электроэнергия этой ПЭС будет использоваться как в Америке, так и в Канаде.

Таким образом, приливная энергия, для которой характерен относительно небольшой энергопотенциал, может стать важным компонентом мирового энергоснабжения.

Энергия ветровых воли и зыби. Самые большие волны на планетеВетровые волны с достаточной энергией часто наблюдаются в прибрежной полосе стран, которые испытывают наибольшую потребность в электрической энергии. Ветровые волны и зыбь удобны тем, что для использования их энергии не нужно искать специальных мест с благоприятными географическими условиями, как для приливных. Они существуют на любой акватории. Использование энергии ветровых волн и зыби не нуждается в больших и дорогих плотинах.

Опасность больших волн для мореплавателей связана с их значительной энергией. В то же время, с точки зрения энергетики, высокий энергетический потенциал – важная положительная особенность при преобразовании энергии волн в электрическую. Для северо-западной части Тихого океана, где средняя высота волн составляет около 1,25 м, их мощность составляет 75 кВт/м.

Почти такой же уровень мощности характерен для ветровых волн возле побережья Англии. В Атлантическом океане средняя за год мощность ветровых волн составляет 100 кВт/м фронта, причем зимой она более высокая: на станции «Индия» в 400 км от побережья Великобритании мощность ветровых волн достигает 600 кВт/м, а в сильные шторма – до 5 МВт/м.

По оценкам специалистов, общая мощность волн Мирового океана составляет около 70 млрд кВт.

Мощность волн ощутимо уменьшается при их приближении к берегам, т. е. к местам, удобным для размещения энергетических установок, благодаря чему мощные энергетические центры будущего допускают расположение на значительном отдалении от берегов, не ближе 30 км. Приближение к берегам приводит к существенному снижению мощности волн.

Мощность электрической энергии, которую возможно получить от свободной энергии волн, зависит от эффективности преобразователей, коэффициент полезного действия которых не превышает 20-25 %. Хороший преобразователь, расположенный в удобном месте с достаточной глубиной, способен обеспечить около 15-20 кВт/м, а ближе к берегу – 5-10 кВт/м.

Для преобразования энергии волн и зыби в электрическую используется несколько волновых эффектов: изменение уровня вод, продольные колебания жидкости, пространственная скорость жидкости, изменение наклона свободной поверхности, переменный изгиб вслед за свободной поверхностью, гидродинамическое давление. Значительное количество устройств, которые действуют на основании перечисленных эффектов, функционирует по полупериодическому циклу с восстановлением исходного состояния силой тяготения.

Определенных успехов в применении энергии морских волн и зыби пока что удалось достичь только в производстве электроэнергии для питания установок малой мощности.

Волноэнергетические установки применяются для Аварийный радио буй – EPIRBпитания электроэнергией маяков, буев, сигнальных морских огней, отдаленных от берега стационарных океанических устройств (рис. 61-62).

Наибольшие достижения в этой области характерны для Японии, где около 300 буев и маяков получают питание от волноэнергетичных установок. В Индии на плавучем маяке Мадрасского порта на протяжении многих лет успешно эксплуатируется волновой электрогенератор.

Интенсивные исследования по созданию и усовершенствованию подобных энергетических устройств проводятся в США, Швеции, Германии. В прибрежных водах Норвегии фирмой «Квернер Брюгс» построена первая экспериментальная волновая электростанция, которая использует мощную силу морского прибоя.

Океан – аккумулятор энергии Солнца. Мировой океан – исполинский аккумулятор энергии Солнца. По оценкам разных авторов, количество тепловой энергии Мирового океана составляет от 10¹⁸ до 7,5 · 10²⁰кДж.

Идея использования энергии градиентов температуры, существующих между теплыми поверхностными и холодными глубинными водами, принадлежит французскому исследователю Джорджу Клоду.

Суть идеи состоит в создании океанской тепловой электростанции (ОТЭС), которая использует перепад температур между поверхностными и глубинными слоями воды в океане (в тропиках, например, температура воды на поверхности составляет 28-32 °С, а на глубине – 5-7 °С). Теплую воду приповерхностных слоев океана Главные паровые машины на судахпревращают в пар в вакууме и подают на турбину электрогенератора. В дальнейшем пар поступает в конденсатор, через который прокачивается холодная вода из глубинных слоев. При этом одновременно с электроэнергией можно получать опресненную морскую воду и пищевую соль.

Понятно, что такая электростанция может эффективно работать только в тех географических широтах, где создается максимальный температурный градиент между поверхностными и глубинными слоями воды.

Итак, естественно, что ОТЭС нужно строить в тропиках. Есть еще одно условие, которое связано с тем, что значительные глубины (500-1 000 м) должны начинаться неподалеку от берега, чтобы протяженность трубопроводов была минимальной.

Возникает вопрос: насколько допустимо изъятие тепловой энергии из океана и каковы границы этого изъятия? Ведь изъятие части теплоты из поверхностного слоя и подъем на поверхность значительных объемов холодной воды из глубин могут привести к охлаждению поверхностных вод океана и он будет меньше отдавать тепла в атмосферу. Как это отразится на климате континентов? Вопрос очень сложный вследствие необходимости учета большого количества факторов.

Известные океанологи В. А. Акуличев и А. К. Ильин на основании проведенных расчетов теплового баланса перемешанного слоя вод тропической части Мирового океана в связи с использованием его энергии станциями ОТЭС пришли к выводу о том, что допустимым является снижение температуры поверхности на 0,5 К.

Это значение близко к флуктуациям средней температуры, которые происходят под влиянием естественных факторов. При таких условиях допустимая мощность, которую можно получить на ОТЭС, расположенных в тропической зоне Мирового океана, составляет около 11 млрд кВт, при беспрерывной работе электростанций за год будет произведено около 100 млрд кВт/год.

Среди немногих реализованных проектов ОТЭС в Израиле, в стадии разработки установки плавучих привязных энергоблоков мощностью 10⁵МВт в Мексиканском заливе.

Предлагается к прочтению: Выбор параметров подруливающего устройства и гидродинамический расчет ПУ

В направлении использования энергии градиента температур Мирового океана сделаны лишь первые шаги, но, безусловно, у этого источника альтернативной энергии большое будущее.

Использование энергии градиента солености. Энергия градиента солености может быть реализована в случае, когда вблизи более или менее концентрированного раствора расположен источник с малой концентрацией солей. В условиях Мирового океана такими источниками могут быть устья рек, которые в него впадают. Известны несколько способов преобразования энергии градиента солености в механическую или электрическую энергию. Принцип действия большинства из таких преобразователей базируется на явлении осмоса.

Суть осмоса заключается в том, что через полупроницаемую мембрану (проницаемую для пресной воды и непроницаемую для растворенных в ней солей), которая разделяет сосуд, с одной стороны которой залита пресная вода, а с другой соленая, молекулы пресной воды будут переходить в другую половину сосуда, заполненного соленой водой, а молекулы соли мембрана пропускать не будет. Вследствие этого уровень соленой воды начинает повышаться, т. е. возникает разность уровней воды – потенциальная энергия, которая может быть преобразована в механическую.

Полученная разность уровней пресной и соленой воды создает давление, которое носит название осмотического. В условиях средней солености 35 ‰ осмотическое давление достигает приблизительно 2,4 МПа, т. е. полупроницаемая мембрана может создать для раствора водоем, подпертое плотиной высотой 240 м. Точнее, мембрана одновременно сыграет роль и такой плотины, и насоса, который накачивает воду.

При более высокой концентрации растворенной соли осмотическое давление будет еще выше.

Так, для залива Кара-Богаз-Гол, соленость воды которого достигает 300 ‰, осмотическое давление составляет 20 МПа. Высокие значения осмотического давления открывают перспективы получения с его помощью значительного количества энергии.

Таким образом, используя явление осмоса, уровень воды в местах впадения рек в океан можно поднять на большую высоту и в дальнейшем превратить в другие виды энергии.

По данным специалистов Скрипского института океанографии (США), применение осмотических преобразователей на океанском побережье в местах впадения рек дает возможность получить столько же энергии, сколько вырабатывается на американских ГЭС (около 14 % используемой в США электрической энергии).

Другие виды энергии Мирового океана. Энергия течений Мирового океана близка по значению к энергии, которая получается от сжигания всех видов топлива на Земле на протяжении года, – около 10¹⁴МДж. По оценке Д. Росса, энергия Гольфстрима возле берегов Флориды эквивалентна энергии 2,5 · 10⁴МВт.

Перспективными для расположения океанских энергетических установок, которые используют энергию течений, являются проливы с быстрыми течениями, в частности проливы Сейлор-Нарроус в Британской Колумбии и Аполима в Западном Самоа.

Биомасса является важным энергетическим ресурсом как с точки зрения непосредственного применения, так и с точки зрения сырья для получения жидкого или газообразного топлива.

Около трети донной поверхности Мирового океана пригодно для выращивания быстрорастущих водорослей, в основном это бурые водоросли, пригодные для получения таких горючих газов, как метан и этан.

Американские ученые Вилкокс и Норт создали первые экспериментальные фермы по выращиванию бурых водорослей для промышленных целей получения жидкого биотоплива. По их расчетам, в Мировом океане каждый квадратный километр плантаций бурых водорослей может обеспечить топливом 115 человек.