Вісник НАН України. 2017. № 4. С.62-74
https://doi.org/10.15407/visn2017.04.061
ЗАЙЦЕВ Ювеналій Петрович —
академік НАН України, доктор біологічних наук, професор, радник при дирекції Інституту морської біології НАН України
Створення «Дерева Нових Знань» у галузі біології та екології моря
Відкриття на поверхні пелагіалі невідомої в науці життєвої форми — морського нейстону, якого, на загальну тоді думку, в морі не могло існувати, викликало жвавий інтерес у наукових колах і породило чимало питань, які вимагали пояснень. Чи не найголовніше з них: у чому полягає біологічна доцільність акумуляції організмів у цьому біотопі, з його вкрай несприятливими, як тоді вважалося, умовами життя? Пошук відповідей на ці та інші запитання виявив багато нових фактів і спонукав до перегляду уявлень щодо структури морського середовища і його залежності від природних та антропічних факторів. Усі ці пошуки починалися і продовжуються в Інституті морської біології НАН України і за своєю ідеологією є подальшим розвитком учення В.І. Вернадського про посилення біогеохімічних процесів на стиках природних середовищ — атмосфери, моря, суші та прісних вод.
Протягом вікової історії Національної академії наук України в її інститутах неодноразово народжувалися нові наукові ідеї, які зумовлювали прориви в різних галузях фундаментальної науки і практики. Ці ідеї часто суперечили існуючим уявленням, їм доводилося боротися з усталеними поглядами, доводячи свою переконливість, але врешті-решт вони перемагали і з повним правом входили в ужиток теоретичних досліджень і прикладних розробок. Так сталося і з новими думками щодо структури біосфери Землі, обґрунтованими на початку ХХ ст. першим президентом Української Академії наук В.І. Вернадським [1, 2], та з подальшим їх розвитком щодо біології та екології морського середовища, про що й ідеться далі.
Відкриття невідомої життєвої форми на поверхні морської пелагіалі
На замовлення Міністерства рибного господарства УРСР у 1957 р. автор цієї статті здійснював у Чорному морі пошук ікри важливих промислових риб — кефалей. На той час ікра цих риб практично не траплялася у пробах планктону, отриманих за допомогою традиційних знарядь збору. Використавши оригінальну методику розшуку ікри риб у водній товщі з урахуванням її питомої ваги, ми дізналися, що ікра кефалевих риб вирізняється дуже високою плавучістю і тому зосереджується на самій поверхні пелагіалі. Цей шар свідомо не досліджувався біологами, щоб уникнути потрапляння в сітки решток донних водоростей, наземних рослин, комах, згустків мазуту, шматочків пемзи тощо, які ускладнюють лабораторну обробку матеріалу.
За допомогою напівзануреної сітки оригінальної конструкції [3] нам нарешті вдалося виловити чималу кількість ікри кефалей, а разом з нею багато інших організмів, які вважалися тоді надзвичайно рідкісними. За своїми ознаками всі вони були явно пристосовані до перебування на самій поверхні пелагіалі. І в якусь мить прийшло осяяння, несподіване розуміння чогось нового в біологічній структурі моря. Так було відкрито морський нейстон [4], про який у літературі того часу писали, що він може розвиватися лише на поверхні невеличких, захищених від вітру прісноводних ставків. Тому й статтю було озаглавлено «Про існування біоценозу нейстону в морській пелагіалі». Оскільки прісноводний нейстон складався з двох ярусів — водного, або гіпонейстону, та повітряного — епінейстону, те, що було відкрито у Чорному морі, назвали гіпонейстоном [5].
Несподіване відкриття викликало жвавий інтерес серед науковців і породило багато питань, які вимагали пояснень. Передусім потрібно було дізнатися, чи не випадковою була концентрація організмів на поверхні води? А якщо вона не випадкова, а закономірна, то яка біологічна доцільність такого компактного скупчення живих істот на самій поверхні моря?
Враховуючи те, що найбільші організми з проб нейстону, а саме — мальки риб, личинки крабів, креветок та інші ракоподібні за характером живлення є хижаками, можна було припустити, що привабити їх у цей шар води могла, крім інших сприятливих умов, висока концентрація в ньому кормових об’єктів — дрібних безхребетних. Ці істоти своєю чергою також потребують відповідного корму — найпростіших тварин та одноклітинних водоростей. Найпростішим потрібні бактерії, а водоростям — поживні речовини. Чи можливе поєднання таких умов саме у кількох верхніх сантиметрах пелагіалі? Аргументованих відповідей на ці запитання в літературі того часу не було.
Викладаючи свої погляди на біогеохімічну структуру біосфери, В.І. Вернадський [1, 2] звертав увагу на «плівки життя», які протягом еволюції утворилися на стиках атмосфери з літосферою та у верхніх шарах гідросфери. Стосовно морів та океанів Вернадський розрізняв дві таких плівки — планктонну, як зону хлорофілового планктону, та донну — у зоні шельфу. Планктонна плівка знаходиться на поверхні водної товщі і має глибину 20–50 м, іноді до 100 м. У решті пелагіалі, а це становить близько 98% її об’єму, міститься розсіяне життя, як вважав Вернадський.
Ці уявлення вченого про загальну структуру гідросфери увійшли у свідомість біологів і закріпилися у методиках відбору біологічного матеріалу. Тому зразки (проби) поверхневого планктону отримували вертикальним обловом шару завтовшки 10—0 м за допомогою сіток, а проби води для хімічних аналізів — «поверхневим» батометром на глибині, практично, 0,5 м. Однак скупчення організмів нейстону було виявлено у верхньому шарі води, завтовшки не більш як 5 см. У чому його специфічність як біотопу нейстону, ще належало з’ясувати.