Під поверхнею моря працює величезний невидимий світ.
Мільярди мікроскопічних організмів рухаються разом із водою, перетворюють сонячне світло на органічну речовину, виділяють кисень і стають їжею для наступних ланок океанічного життя. У них немає вух, але це не означає, що навколишнє звучання проходить повз них безслідно.
Навіть планктон існує всередині спільного фізичного простору — серед течій, тиску, світла, хімічних сигналів і вібрацій води.
Нове дослідження показало: низькочастотний гул морських вітроелектростанцій, що працюють, здатний змінювати процеси всередині природної планктонної спільноти. Усього за 22 години впливу фітопланктон почав рости швидше, а кисневий баланс води змінився.
Океан відгукнувся на людський звук там, де вчені майже не очікували почути відповідь.
Експеримент серед норвезьких вод
Дослідження провела міжнародна команда під керівництвом Жюстін Курбулес і морської біоакустикині Ани Ширович з Норвезького університету природничих і технічних наук — NTNU. У роботі також брали участь фахівці Університету Монпельє, CNRS, Ifremer, Королівського бельгійського інституту природничих наук і Гамбурзького університету.
Проєкт фінансувала Дослідницька рада Норвегії в межах програми PURE WIND, присвяченої впливу звуку морської вітроенергетики на екосистеми.
Як відтворити гул електростанції в морі
Дослідники хотіли наблизити експеримент до реального океанічного середовища. Тому вони не вирощували один лабораторний вид у стерильних умовах, а використовували природну спільноту прибережної лагуни, що включала фітопланктон і зоопланктон, який ним харчується.
Зразки помістили в експериментальні ємності — мікрокосми, що знаходилися безпосередньо в морському середовищі. Потім під водою відтворювали реальні записи морської вітроелектростанції, що працює.
Експеримент включав три звукові режими:
- контрольну групу, що чула лише природний фон лагуни — близько 80 дБ відносно 1 мкПа;
- середній рівень шуму — близько 94 дБ;
- підвищений рівень — близько 106 дБ.
Вплив охоплював частоти від 50 до 2400 герц і тривав 22 години.
Підводні децибели не можна напряму порівнювати зі звичними значеннями шуму в повітрі: у воді використовується інша опорна величина, а сам звук поширюється інакше. Тому наведені числа характеризують відмінності між умовами експерименту, але не означають, що планктон перебував поруч із джерелом, зіставним за гучністю з побутовою технікою чи концертом.
Вчені вимірювали швидкість росту фітопланктону, інтенсивність його поїдання зоопланктоном і зміну концентрації кисню.
Що змінилося за 22 години
У групах, які зазнавали впливу відтворюваного шуму вітроелектростанції, фітопланктон ріс статистично значущо швидше, ніж у контрольних умовах.
Водночас у воді спостерігався позитивніший кисневий баланс. Автори вважають, що це може свідчити про посилення первинної продукції — процесу, під час якого мікроскопічні водорості та ціанобактерії використовують світло для створення органічної речовини й виділяють кисень.
Водночас швидкість, з якою зоопланктон поїдав фітопланктон, істотно не відрізнялася між трьома групами.
Виходить незвична картина: виробництво рослинної біомаси змінилося, а її споживання в межах короткого експерименту залишилося приблизно таким самим.
Але вважати це доведеною користю шуму не можна.
Прискорений ріст однієї ланки здатен порушувати попереднє співвідношення процесів. Якщо виробництво й споживання органічної речовини починають розходитися, з часом це може вплинути на кисневий режим, кругообіг поживних елементів, прозорість води та розподіл енергії в харчовій мережі.
Поки що це лише можливі наслідки. Робота показала короткочасну реакцію, але не простежила, до чого вона призведе через тижні, місяці чи роки.
Як планктон може відповідати на звук
Слово «услышал» тут є образом.
Фітопланктон не сприймає звук так, як людина, кит або риба. Але звук — це фізичний рух: хвилі тиску й коливання частинок води. Вони можуть впливати на мікроскопічні організми безпосередньо або змінювати умови навколо них.
Можливих механізмів кілька. Коливання здатні впливати на перемішування води, контакт клітин із поживними речовинами, їхнє положення щодо світла, фізіологічний стан і взаємодію між учасниками угруповання.
Однак нове дослідження не встановлює, який саме механізм спричинив прискорення росту. Воно фіксує сам факт реакції природного угруповання на певний короткочасний звуковий режим.
Щоб зрозуміти причинно-наслідковий ланцюжок, потрібні додаткові експерименти: з окремими видами та змішаними угрупованнями, з різною тривалістю впливу, частотами, рівнями сигналу й умовами середовища.
Основа океанічного життя
Фітопланктон легко не помітити. Окрема клітина може бути невидима неозброєним оком, але разом ці організми виконують роботу планетарного масштабу.
Вони становлять основу багатьох морських харчових мереж. Ними живиться зоопланктон, який стає поживою для риб, птахів і морських ссавців. Фітопланктон бере участь у виробництві значної частки кисню біосфери та зв'язує вуглець, частина якого з часом переноситься в глибинні шари океану.
Тому зміна його росту — це не маленька подія, обмежена експериментальною ємністю. Це сигнал про можливий вплив на початок ланцюжка, від якого залежать значно більші форми життя.
Раніше дослідження підводного шуму здебільшого були зосереджені на китах, дельфінах, рибах та інших тваринах, які використовують звук для спілкування, орієнтації та пошуку їжі. Нова робота розширює питання: що відбувається, якщо промислове звучання сягає організмів, які не мають звичної слухової системи, але існують усередині того самого фізичного середовища?
Зелена енергія теж має звук
Морська вітроенергетика необхідна для скорочення залежності від викопного палива. Однак екологічно чистіше джерело енергії не стає цілком невидимим для природи.
Особливо гучними можуть бути будівельні роботи — наприклад, забивання паль під час установлення основ турбін. Але й установки, що вже працюють, створюють постійні низькочастотні коливання: обертання лопатей, рух механізмів і вібрації конструкції передаються через фундамент у воду та морське дно.
Дослідження не доводить, що морські електростанції руйнують планктонні угруповання. Воно також не оцінює конкретну вітроелектростанцію, що працює, загалом. Учені відтворювали її записи в контрольованому мікрокосмному експерименті.
Але робота показує, що під час проєктування морської енергетики недостатньо враховувати лише видимих тварин. Підводний звук може поширюватися через різні рівні екосистеми, включно з її мікроскопічною основою.
Можливо, майбутні турбіни потрібно буде оцінювати не лише за кількістю виробленої енергії, а й за акустичним слідом, який вони залишають у морі.
Про що нагадав нам океан сьогодні?
Про те, що в живій системі немає по-справжньому малих учасників і ізольованих впливів.
Людина встановлює турбіну, щоб перетворити рух повітря на електрику. Механізм створює коливання. Коливання входять у воду. Вода передає їх мікроскопічним клітинам — і всередині невидимого угруповання змінюється плин життя.
Навіть найтихіший технологічний гул стає частиною океанічного простору. Він входить у загальну партитуру разом із течіями, рухом тварин, шелестом осадів і природними коливаннями самої води.
Океан нагадав нам: кожна створена людиною технологія вступає у стосунки з уже наявним життям. Тому справжня екологічність починається не лише з чистого джерела енергії, а й зі здатності почути відповідь усієї системи — аж до її найменших мешканців.
Планктон не має вух. Але океан передав йому наш звук — і життя відповіло зміною свого ритму.
