Под поверхностью моря работает огромный невидимый мир.
Миллиарды микроскопических организмов движутся вместе с водой, превращают солнечный свет в органическое вещество, выделяют кислород и становятся пищей для следующих звеньев океанической жизни. У них нет ушей, но это не означает, что окружающее звучание проходит мимо них бесследно.
Даже планктон существует внутри общего физического пространства — среди течений, давления, света, химических сигналов и вибраций воды.
Новое исследование показало: низкочастотный гул работающих морских ветроэлектростанций способен изменять процессы внутри естественного планктонного сообщества. Всего за 22 часа воздействия фитопланктон начал расти быстрее, а кислородный баланс воды изменился.
Океан отозвался на человеческий звук там, где учёные почти не ожидали услышать ответ.
Эксперимент среди норвежских вод
Исследование провела международная команда под руководством Жюстин Курбулес и морского биоакустика Аны Ширович из Норвежского университета естественных и технических наук — NTNU. В работе также участвовали специалисты Университета Монпелье, CNRS, Ifremer, Королевского бельгийского института естественных наук и Гамбургского университета.
Проект финансировал Исследовательский совет Норвегии в рамках программы PURE WIND, посвящённой воздействию звука морской ветроэнергетики на экосистемы.
Как воспроизвести гул электростанции в море
Исследователи хотели приблизить эксперимент к реальной океанической среде. Поэтому они не выращивали один лабораторный вид в стерильных условиях, а использовали естественное сообщество прибрежной лагуны, включавшее фитопланктон и питающийся им зоопланктон.
Образцы поместили в экспериментальные ёмкости — микрокосмы, находившиеся непосредственно в морской среде. Затем под водой воспроизводили реальные записи работающей морской ветроэлектростанции.
Эксперимент включал три звуковых режима:
- контрольную группу, слышавшую только естественный фон лагуны — около 80 дБ относительно 1 мкПа;
- средний уровень шума — около 94 дБ;
- повышенный уровень — около 106 дБ.
Воздействие охватывало частоты от 50 до 2400 герц и продолжалось 22 часа.
Подводные децибелы нельзя напрямую сравнивать с привычными значениями шума в воздухе: в воде используется другая опорная величина, а сам звук распространяется иначе. Поэтому приведённые числа характеризуют различия между условиями эксперимента, но не означают, что планктон находился рядом с источником, сопоставимым по громкости с бытовой техникой или концертом.
Учёные измеряли скорость роста фитопланктона, интенсивность его поедания зоопланктоном и изменение концентрации кислорода.
Что изменилось за 22 часа
В группах, подвергавшихся воспроизведению шума ветроэлектростанции, фитопланктон рос статистически значимо быстрее, чем в контрольных условиях.
Одновременно в воде наблюдался более положительный кислородный баланс. Авторы считают, что это может свидетельствовать об усилении первичной продукции — процесса, при котором микроскопические водоросли и цианобактерии используют свет для создания органического вещества и выделяют кислород.
При этом скорость, с которой зоопланктон поедал фитопланктон, существенно не различалась между тремя группами.
Получается необычная картина: производство растительной биомассы изменилось, а её потребление в рамках короткого эксперимента осталось примерно прежним.
Но считать это доказанной пользой шума нельзя.
Ускоренный рост одного звена способен нарушать прежнее соотношение процессов. Если производство и потребление органического вещества начинают расходиться, со временем это может повлиять на кислородный режим, круговорот питательных элементов, прозрачность воды и распределение энергии в пищевой сети.
Пока это только возможные последствия. Работа показала кратковременную реакцию, но не проследила, к чему она приведёт через недели, месяцы или годы.
Как планктон может отвечать на звук
Слово «услышал» здесь является образом.
Фитопланктон не воспринимает звук так, как человек, кит или рыба. Но звук — это физическое движение: волны давления и колебания частиц воды. Они могут воздействовать на микроскопические организмы непосредственно или изменять условия вокруг них.
Возможных механизмов несколько. Колебания способны влиять на перемешивание воды, контакт клеток с питательными веществами, их положение относительно света, физиологическое состояние и взаимодействие между участниками сообщества.
Однако новое исследование не устанавливает, какой именно механизм вызвал ускорение роста. Оно фиксирует сам факт реакции естественного сообщества на определённый кратковременный звуковой режим.
Чтобы понять причинную цепочку, потребуются дополнительные эксперименты: с отдельными видами и смешанными сообществами, с разной продолжительностью воздействия, частотами, уровнями сигнала и условиями среды.
Основание океанической жизни
Фитопланктон легко не заметить. Отдельная клетка может быть невидима невооружённым глазом, но вместе эти организмы выполняют работу планетарного масштаба.
Они составляют основу множества морских пищевых сетей. Ими питается зоопланктон, который становится пищей для рыб, птиц и морских млекопитающих. Фитопланктон участвует в производстве значительной доли кислорода биосферы и связывает углерод, часть которого со временем переносится в глубинные слои океана.
Поэтому изменение его роста — это не маленькое событие, ограниченное экспериментальной ёмкостью. Это сигнал о возможном воздействии на начало цепочки, от которой зависят гораздо более крупные формы жизни.
Раньше исследования подводного шума в основном были сосредоточены на китах, дельфинах, рыбах и других животных, использующих звук для общения, ориентации и поиска пищи. Новая работа расширяет вопрос: что происходит, если промышленное звучание достигает организмов, которые не обладают привычной слуховой системой, но существуют внутри той же физической среды?
Зелёная энергия тоже имеет звук
Морская ветроэнергетика необходима для сокращения зависимости от ископаемого топлива. Однако экологически более чистый источник энергии не становится полностью невидимым для природы.
Особенно громкими могут быть строительные работы — например, забивание свай при установке оснований турбин. Но и уже работающие установки создают постоянные низкочастотные колебания: вращение лопастей, движение механизмов и вибрации конструкции передаются через фундамент в воду и морское дно.
Исследование не доказывает, что морские электростанции разрушают планктонные сообщества. Оно также не оценивает конкретную действующую ветроэлектростанцию целиком. Учёные воспроизводили её записи в контролируемом микрокосмном эксперименте.
Но работа показывает, что при проектировании морской энергетики недостаточно учитывать только видимых животных. Подводный звук может распространяться через разные уровни экосистемы, включая её микроскопическое основание.
Возможно, будущие турбины потребуется оценивать не только по количеству произведённой энергии, но и по акустическому следу, который они оставляют в море.
О чём напомнил нам океан сегодня?
О том, что в живой системе нет по-настоящему малых участников и изолированных воздействий.
Человек устанавливает турбину, чтобы преобразовать движение воздуха в электричество. Механизм создаёт колебания. Колебания входят в воду. Вода передаёт их микроскопическим клеткам — и внутри невидимого сообщества изменяется течение жизни.
Даже самый тихий технологический гул становится частью океанического пространства. Он входит в общую партитуру вместе с течениями, движением животных, шелестом осадков и естественными колебаниями самой воды.
Океан напомнил нам: каждая созданная человеком технология вступает в отношения с уже существующей жизнью. Поэтому настоящая экологичность начинается не только с чистого источника энергии, но и со способности услышать ответ всей системы — вплоть до её самых маленьких обитателей.
Планктон не обладает ушами. Но океан передал ему наш звук — и жизнь ответила изменением своего ритма.
