К статье МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ
В США различные государственные организации в сотрудничестве с частными лабораториями создали сеть автоматических станций, которые ведут мониторинг условий среды, т.е. непрерывно регистрируют такие параметры, как температура, соленость, сила течений, высота и направление движения волн, скорость ветра и т.п. Эта информация передается по радио на береговые базы, где сигналы из нескольких источников сопоставляются, записываются на магнитную ленту и анализируются на компьютере. В результате одновременно регистрируются изменения физико-химического состояния среды на огромных пространствах морей и океанов. Если параллельно ведется сбор биологических данных, то можно выявить возможные корреляции между двумя этими рядами параметров. Раньше, когда такая информация собиралась немногочисленными научными судами, быстрые экологические изменения, происходящие на обширных участках океана, чаще всего ускользали от внимания ученых, и установить взаимосвязь физико-химических и биологических процессов в океанической среде было гораздо труднее.
Многие биологические феномены стали известны благодаря использованию гидролокаторов, эхолотов и других электронных приборов. Учеными записаны "голоса" и другие звуки, характерные для различных морских организмов. Специалистов интересует, какую роль играют эти шумы в жизни рыб, беспозвоночных и млекопитающих, например дельфинов и китов.
С помощью установленных на самолетах и спутниках кинокамер и электронных приборов ведется съемка поверхности океанов, позволяющая определять изменения концентрации в воде хлорофилла (а значит, и продуктивности планктона), а также температуры воды, которая влияет на эту продуктивность и на условия существования, например, промысловых рыб. Эти наблюдения позволяют, в частности, обнаружить апвеллинговые зоны и районы сосредоточения китов. Такой метод исследования называется дистанционным зондированием, или телеметрией.
Морские биологи используют высокочувствительные микрофоны для регистрации деятельности малоподвижных морских животных. Например, объектом таких исследований было устричное сверло - улитка, которая своим похожим на напильник ротовым органом (радулой) и с помощью секрета слюнных желез проделывает отверстия в раковинах двустворчатых моллюсков и питается их "мякотью". Ученые задались вопросом, сколько времени тратится на одно отверстие и много ли на это уходит секретируемого "растворителя". Из-за особенностей строения улитки непосредственно наблюдать за процессом сверления невозможно. Однако с помощью микрофона удалось уловить звуки, соответствующие не только трению радулы, но и периодической работе слюнной железы, и таким образом зафиксировать во времени различные типы активности моллюска.
Электронные приборы применяются также для подсчета количества планктонных организмов в пробе воды: пробу помещают между источником света и фотоэлементом, что позволяет автоматически регистрировать любую твердую частицу, оказавшуюся на пути луча. Сейчас для подсчета всех организмов, присутствующих в определенном объеме воды, ученые пытаются использовать лазерную технологию. Морские биологи считают, что в будущем электроника позволит им определять также размеры планктонных частиц и их видовую принадлежность. Появление такой техники означает экономию дней и даже недель, уходящих сейчас на обработку собранных материалов.
Ленточные регистраторы планктона (см. раздел Экология планктона) позволяют непрерывно собирать его образцы по линиям движения судов, пересекающим целые океаны. Прикрепленные на разных уровнях к одному кабелю планктонные сети, открывающиеся и закрывающиеся автоматически, дают возможность одновременно брать пробы заданного объема с разных глубин.
Образцы бентоса собирают с океанского дна различными способами. С помощью грунтовых трубок (керноотборников) получают столбики (керны) рыхлого донного субстрата определенного объема - эта операция напоминает вырезание стаканом кружочков теста из раскатанного листа. Диаметр грунтовых трубок варьирует от примерно 2 см до почти метра; длина тоже различна в зависимости от цели исследований. Геологи, например, используют очень длинные и тяжелые пробоотборники, уходящие в грунт на глубину 3-6 м. Послойный анализ взятых ими кернов позволяет судить об изменениях флоры и фауны на протяжении долгих периодов геологической истории. Каждый керн представляет собой последовательную запись происходивших событий: верхняя его часть содержит частицы, осевшие на дно в наше время, нижняя - материал, накопившийся многие тысячи лет назад. Органические остатки можно также датировать с помощью радиоуглеродного метода. Анализом взаимоотношений между организмами, жившими в далеком прошлом, занимается палеоэкология.
Для взятия проб бентоса используются также донные тралы и драги. Первые - это особые сачки, которые тянет по грунту медленно плывущее научное судно. Их нижний край режущий, так что можно получить образцы прикрепленных организмов и верхнего слоя грунта. Если сеть крупноячеистая, на борт поднимаются только более крупные организмы; если мелкоячеистая, в ней задерживаются и мелкие формы вместе с субстратом, в котором они обитают.
Драги работают по принципу экскаватора. Их ковши имеют строго определенную емкость, поэтому взятые образцы можно считать "количественными": они позволяют рассчитать число обитателей на единицу объема и площади дна.
После того как образец поднят на палубу, начинается собственно научная работа. Прежде всего улов надо тщательно рассортировать по видам - на это требуются часы, а то и дни кропотливого труда. Затем виды идентифицируют, и подсчитывается число особей каждого из них. Ни один ученый не может считать себя специалистом по всем группам растений и животных, поэтому отдельные экземпляры приходится отсылать для определения на берег, где ими займутся т.н. таксономисты, или систематики. Без их помощи работа морских биологов практически невозможна.
Изучаются не только консервированные, но и живые экземпляры флоры и фауны. Например, в лабораторных экспериментах определяют влияние на физиологию и поведение видов различных физико-химических факторов среды. Очень важно, скажем, знать, какой эффект оказывает нагревание воды (в частности т.н. тепловое загрязнение, возникающее при работе приморских электростанций) на флору и фауну эстуариев и других прибрежных зон. Интересно также понять, что стимулирует вертикальные миграции организмов глубоководного рассеивающего слоя (ГРС). Во многих случаях только в лабораторных условиях можно следить одновременно за многими переменными факторами и выявить те из них, которые ответственны за определенный процесс. Два этих подхода - полевые наблюдения и лабораторные эксперименты - дополняют друг друга и в равной степени используются морскими биологами в исследовательской работе.