Ресурсы Мирового океана

МИРОВОЙ ОКЕАН И МИРОВОЕ ХОЗЯЙСТВО

Принято выделять следующие виды ресурсов океана:

1) транспортные - перемещение грузов и пассажиров по воде;

2) биологические - добыча рыб, моллюсков, водорослей и др.;

3) минеральные - добыча нефти, газа, твердых полезных ископаемых, например, конкреций и др.;

4) энергетические - использование энергии ветра, волн, приливов для движения транспортных средств (судов) и для иных нужд (на берегу).

Море в течение нескольких тысячелетий являлось для людей, живших на его берегах, удобным путем сообщения, гораздо более удобным, чем суша, передвижению по которой мешали леса, реки, болота, горы. По морю не нужно прокладывать дорогостоящие дороги, достаточно портовых сооружений и некоторых технических средств, например, обеспечивающих навигацию (спутниковые и другие системы, гидрографическая служба). Не зря говорят, что моря не разделяют, а связывают народы, которые живут на их берегах. Много веков человек использовал моря только как пути сообщения.

Морские грузоперевозки экономичны, хотя скорость движения грузов по морю несколько меньше, чем по суше. Скорость обычного грузового судна - около 30 км/час, а грузового поезда - раза в два больше, хотя поезда не всегда имеют возможность двигаться с большой скоростью. Грузоподъемность поезда - около 3000 т, как у небольшого судна; самые крупные суда (танкеры) способны за один рейс перевезти 500 000 т нефти. Пропускная способность железных дорог ограничена, а морских путей - практически не ограничена, если не считать пропускную способность портов.

Морем перевозят самые разнообразные грузы: нефть и нефтепродукты, уголь, руды, зерно, лес, рыбу и рыбопродукцию и многое другое. По дну морей проложены трубопроводы, кабели. Океанские грузопотоки составляют миллионы тонн в год, причем грузы могут перевозиться как на очень большие расстояния (например, нефть из района Персидского залива в Западную Европу, Японию или в США), так и на небольшие (каботажное плавание). Здесь мы не говорим о перевозках по внутренним водным путям - рекам, водохранилищам, озерам). Имеются суда типа «река - море», перевозящие грузы между морскими и речными портами. Представление о структуре морских перевозок и мирового торгового флота дают таблицы 1 - 3. Некоторые пояснения к ним содержатся в тексте.

Т а б л и ц а 1

Изменение структуры морских перевозок и мирового торгового флота

	Общий объем	Вид грузов, %	Общий тоннаж мирового торгового флота, %	Типы судов, %
Годы	мировой морской торговли, %	жидкие	навалочные	генеральные	танкеры	суда для перевозки навалочных и насыпных грузов	суда для перевозки генеральных грузов

Объем мировой морской торговли быстро растет; этот рост был особенно значительным после второй мировой войны, когда он удваивался каждые 10 лет и к 1976 г. составил около 3500 млн.. т. При этом тоннаж мирового морского торгового флота превысил 350 млн. б.р.т. (б.р.т. – брутто-регистровая тонна – мера вместимости помещений судна). Но в 1974 - 1975 гг. наступил глубокий спад в мировой морской торговле и в судостроении. Если до этого времени непрерывно росли размеры и скорости торговых судов, то в последующие годы эта тенденция сменилась на противоположную, после чего указанные характеристики судов практически стабилизировались.

Т а б л и ц а 2

Мировые морские перевозки по годам и типам грузов, в млн. т

Вид груза	Годы
Сырая нефть
Нефтепродукты
Железная руда
Уголь
Зерновые
Другие грузы
Всего

Быстрому росту мировой торговли способствуют различные закономерности и тенденции, в частности, углубляющееся международное разделение труда и, как следствие, товарообмена; увеличение спроса на товары потребления из-за роста населения; стремление развивающихся стран к индустриализации.

Т а б л и ц а 3

Грузооборот мирового морского флота в млрд. тонно-миль

Вид груза	Годы
Сырая нефть
Нефтепродукты
Железная руда
Уголь
Зерновые
Другие грузы
Всего

Главную часть мировой морской торговли составляют жидкие грузы, особенно сырая нефть. Если во второй половине XIX в мировая ежегодная добыча нефти не превышала 1 млн. т, в 1900 г. - 8,6 млн. т, то к 1975 г. она возросла до 2700 млн. т, причем примерно 1500 млн. т было доставлено потребителям из нефтедобывающих стран морем. Перевозят эти грузы танкеры - самые большие суда как гражданского, так и военно-морского флота.

В 1977 г. 22 % всей нефти было добыто на континентальном шельфе, причем эта доля растет. Для обеспечения морских нефтепромыслов развиваются соответствующие обслуживающие суда.

Растут перевозки сжиженных газов на специальных судах - газовозах. Начиная с середины 50-х гг., спрос на эти газы в индустриальных и развивающихся странах растет. Наибольшие разведанные запасы природного газа - в России и в США, а также в странах Персидского залива и некоторых других. Импортируют газ страны Западной Европы, Япония; США также его импортируют, сохраняя свои запасы. Кроме судов, транспортировка газа возможна по трубопроводам, как в страны Западной Европы из России.

В больших количествах перевозятся различные сыпучие грузы, транспортируемые навалом: железная руда, зерно, уголь, кокс, бокситы (алюминиевая руда), фосфаты и другие удобрения, древесная щепа, сахар, соль и др. Размеры судов-навалочников (или балкеров) бывают весьма велики. Много железной руды завозят морем страны Западной Европы и Япония из Южной Америки, Австралии и других стран; уголь из США, Канады, Польши, России, Австралии везут в страны Западной Европы, Японию; зерно в больших количествах экспортируют США, Канада и Аргентина. Один из ценных конструкционных материалов - алюминий, сырьем для которого являются бокситы. Многие страны (Великобритания, США, Россия, Япония) нуждаются в бокситах, которые везут морем из Австралии, Западной Африки, Ямайки. Из Марокко, Западной Сахары, США, России транспортируют значительное количество фосфорных удобрений.

Очень разнообразны генеральные (штучные) грузы - различная готовая продукция. Для ускорения грузообработки применяются укрупненные грузовые места: контейнеры, трейлеры, лихтеры, перевозимые на специализированных судах. При одинаковом количестве полезного груза такие суда оказываются больше по размерам и дороже, они более быстроходные, экономический эффект достигается за счет значительного ускорения погрузочно-разгрузочных работ. Доля таких специализированных судов быстро растет. Имеются суда для перевозки крупногабаритных, тяжеловесных, рефрижераторных (охлаждаемых - рыба, мясо, овощи, фрукты) грузов.

В течение многих лет ведутся работы, связанные с добычей железо-марганцевых конкреций с океанского дна. На глубинах порядка 5 км имеются богатые залежи конкреций, содержащих значительное количество ценных металлов, в том числе меди, никеля, кобальта и др. Добыча конкреций технически сложна в связи с большими глубинами их залегания.

Нужно иметь в виду, что транспортировку грузов морем обеспечивают не только суда, но также порты с их достаточно сложным хозяйством. В мире имеется около 1000 крупных морских портов, из которых примерно 140 (данные на 1980 г.) перерабатывают ежегодно более 5 млн. т внешнеторговых грузов. В четырех портах перерабатывается свыше 100 млн. т в год. Это Рас-Таннура (Саудовская Аравия, Персидский залив, около 15 тыс. жителей) - 320 млн. т в год (390 - в 1974 г.), Роттердам (Нидерланды) - 300 млн. (280 - в 1976 г.), о-в Харк (Иран, Персидский залив, 10 тыс. жителей) - 200 млн. (190 - в 1976 г.), Марсель (Франция, Средиземное море) - 100 млн. т. (110 - в 1976 г.).

Биологические ресурсы океанов и морей очень разнообразны по видам, размерам и т.д. Так, морские водоросли бывают от одноклеточных, невидимых невооруженным глазом, до 30-метровых. То же относится к животным: от микроскопических до голубых китов, длина которых достигает 33 м, а масса - 160 т. Огромно видовое разнообразие морских растений и животных. Они образуют в морях и океанах сложнейшие экосистемы. Основой жизнедеятельности морских организмов (как и земных) является биохимический синтез, процессы которого требуют источников энергии. Первичными являются процессы фотосинтеза и хемосинтеза (например, имеются микроорганизмы, синтезирующие СО₂ и H₂S, N₂ или SO₂ для получения того же сахара; см. «Океан сам по себе и для нас», Ч.Дрейк и др., 1982). В ходе фотосинтеза за счет энергии солнечного света создаются почти все органические соединения. К фотосинтезу способны только некоторые типы морских организмов: водоросли и др. Сырьем для фотосинтеза служат простые неорганические соединения: Н₂О и СО₂, а в результате образуются сахара, в которых запасается химическая энергия, и кислород. Запасенная энергия используется и растениями, и животными. Одни морские организмы относятся к автотрофным (самосоздающимся), которые потребляют неорганические соединения (СО₂, Н₂О, H₂S), другие - к гетеротрофным (поедающим других и тем самым от них зависящим). По месту обитания различают донные организмы (бентос) и пелагические, живущие в толще воды. Можно проследить пищевые цепи в океанах (кто чем питается), причем, как показали исследования, при переходе с одного уровня на следующий теряется в среднем 90 % энергии.

Одним из важнейших показателей количества морских организмов (и продуктивности морских экосистем) является биомасса либо определенной группы организмов, либо всех организмов, вместе взятых. В любом районе океана новое органическое вещество накапливается с определенной скоростью. Часть вещества расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов, часть - на питание других организмов. Имеются данные для различных районов Мирового океана по продуктивности экосистем, включая количество солнечной энергии, попадающей на единицу площади поверхности, и массу (а ей соответствует некоторая энергия - калорийность) организмов различных уровней питания (кто кого поедает). Продуктивность зависит от освещенности водной поверхности, температуры воды, поступления питательных веществ и скорости выедания растительных организмов. С глубиной быстро уменьшается количество световой энергии (на глубине 10 м - в среднем в 10 раз, а на глубине 100 м - в 100 раз), поэтому зона первичного продуцирования ограничивается несколькими верхними десятками метров. Для различных организмов есть своя оптимальная температура воды, отклонение от которой ведет к уменьшению продуктивности.

К районам высокой продуктивности относятся континентальные шельфы и участки открытого океана, где в результате апвеллинга (подъема глубинных вод к поверхности из-за сноса поверхностных вод ветрами в сторону открытого моря) происходит обогащение поверхностных вод питательными веществами. Акватории открытого океана с наибольшей продуктивностью приурочены к высоким широтам (примерно более 50⁰). Однако имеются районы океанов с высокой продуктивностью и в других местах, например, у коралловых рифов. В среднем зона апвеллинга в 6 раз продуктивнее зоны открытого океана, а прибрежная зона занимает промежуточное положение. С учетом площадей этих зон открытый океан обеспечивает 81 %, прибрежье - 18 %, зона апвеллинга - 0,5 % всей годовой продукции.

Мировой океан занимает около 71 % площади поверхности Земли, но он дает человечеству меньшую часть пищевых продуктов. Например, в 1970 г. на суше было произведено 2900 млн. т пищевых продуктов, а морской улов составил 60 млн. т, из которых 26 млн. т перемололи на рыбную муку и скормили скоту. Значит, вклад Мирового океана в питание человека составил около 1 %. Но морские продукты дают примерно 5 % животных белков непосредственно и еще 5 % - косвенно, в виде мяса домашнего скота, выращенного с помощью рыбной муки. При этом многие районы моря по первичной биологической продуктивности вполне сопоставимы с сушей.

Морской улов включает многочисленные виды организмов, в том числе рыб, китов, морских зверей (тюлени, моржи, нерпа, сивуч, морские котики и др.), ракообразные, растения и водоросли. Наиболее важны пищевые виды рыб. Так, в 1970 г. в морях было выловлено 14,4 млн. т анчоуса, 2,8 млн. т сельди, по 3,1 млн. т трески и минтая, 2,9 млн. т скумбрии и др., всего 56,4 млн. т рыбы. Улов моллюсков и ракообразных составил 4,9 млн. т, а морских растений - 0,9 млн. т. Суммарный пресноводный улов составил 7,1 млн. т. Считают, что без ущерба для воспроизводства можно добывать 120 - 180 млн. т рыбы в год. Таким образом, человечество использует лишь незначительную часть морской продукции, а преобладающие формы - фитопланктон (переносимые течениями растительные организмы) - практически не использует. Пищевые цепи, заканчивающиеся промысловыми рыбами, в среднем насчитывают 5 трофических (питательных) уровней. Если учесть, что при переходе на следующий уровень теряется примерно 90 % энергии, становится ясным, как мало человек может использовать. Большая часть уловов добывается в районах интенсивного апвеллинга возле берегов и в прибрежной зоне, а в открытом океане - сравнительно небольшая часть. В мире ведутся работы по увеличению уловов, что нами не рассматривается.

Океан, как уже было отмечено, является также источником минеральных ресурсов. В нем имеются так называемые донные отложения, которые образуются преимущественно в результате переноса веществ в моря с континентов (реками, ветрами и ледниками) и извержений подводных вулканов. Часть отложений имеет биогенное происхождение. Толщина донных отложений в различных районах изменяется от 0 до 14 км и более. Значительная часть этих отложений не представляет особого интереса. Но на больших глубинах (5 - 6 км) имеется огромное количество железомарганцевых конкреций - почти сферических образований диаметром 1 - 20 см, в составе которых преобладают оксиды железа и марганца, но имеются и другие металлы. Конкреции растут очень медленно (в течение миллионов лет). Они считаются перспективным источником некоторых металлов, но их добыча технически довольно сложна и может окупаться только при больших объемах добычи с помощью специализированных судов. Промышленный интерес могут представлять, например, медные руды, имеющиеся в Красном море, фосфориты, некоторые строительные материалы, сера, извлекаемая из глубин морского дна и др. Около 100 % всего добываемого циркония Zr и рутила TiO₂ и около 80 % ильменита (FeTiO₃ + Mg + Mn +...) добывается в морях. Но особое значение приобрели углеводороды - нефть и газ, которые добывают в различных районах Мирового океана, в том числе на шельфе Сахалина. В Мировом океане расположено около 65 % объема всей нефтегазоносной толщи Земли (35 % - на шельфе и 30 % - на континентальном склоне и в глубоководных впадинах). Ведутся работы по освоению российского шельфа Северного Ледовитого океана, также с участием зарубежных инвесторов. Промышленная добыча нефти началась в 1948 г., когда были пробурены первые скважины в Мексиканском заливе. В 1949 г. в СССР (в Азербайджане, в 42 км от Апшеронского полуострова) на металлической эстакаде был построен поселок Нефтяные камни, где также производилась добыча нефти со дна моря. Вначале бурение велось с берега. Затем были разработаны различные способы добычи нефти и газа с помощью буровых платформ. При малых глубинах платформа опирается на дно с помощью мощных колонн, при больших - удерживается на точке бурения с помощью системы позиционирования. В замерзающих морях в холодное время года платформы или остаются на месте (тогда они должны быть достаточно прочными), или буксируются к месту отстоя. Мировая добыча углеводородов в океанах быстро растет.

В воде океанов растворено огромное количество минеральных веществ, среди которых преобладает поваренная соль (точнее, ионы натрия и хлора), которую научились добывать уже сотни лет назад. Некоторые химические элементы перерабатываются морскими организмами, входя в их состав, например, Si, Na, K, Mg, Ca. Другие элементы имеются в меньших количествах.

Энергетические ресурсы Мирового океана пока используются слабо. Вот уже в течение нескольких тысячелетий моряки используют энергию ветра для приведения в движение парусных судов. Океаны и моря играют существенную роль в формировании ветров. В свою очередь, ветры приводят к образованию течений и волн. Известно, что первичным источником энергии почти для всех процессов, происходящих на Земле, является Солнце. В принципе, возможно использование энергии течений для нужд человека, но сделать это технически сложно. Более реально использование энергии морских волн, иногда очень значительной. Правда, энергия течений - значительно более стабильная величина, чем энергия волн. Имеются многочисленные проекты использования энергии морских волн для выработки электроэнергии, но пока они не нашли практического осуществления.

Еще один возможный источник энергии в морях - приливы, которые, как известно, вызываются притяжением Солнца и Луны. Вдали от берегов амплитуды приливных колебаний уровня воды невелики и по расчетам составляют 55 см для лунного прилива и 25 см - для солнечного (см. «Океан сам по себе и для нас», Ч Дрейк и др., 1982). Но в некоторых прибрежных районах наблюдаются многометровые приливы (до 18 м - в заливе Фанди в Атлантическом океане, у берегов Северной Америки). В нашей стране наиболее высокие приливы наблюдаются в северо-восточной части Охотского моря, несколько меньше они в северной части Белого моря. В России в Баренцевом море построена приливная электростанция (ПЭС); подобная электростанция есть также во Франции. Для этого перекрывают залив или устье реки, в результате приливов и отливов создаются перепады уровней, а в водопропускных отверстиях устанавливаются капсульные гидроагрегаты, которые могут работать в генераторном или в насосном режиме. Правда, согласно французским исследованиям, при использовании такими электростанциями мощности 2 млрд. кВт за 2000 лет время одного оборота Земли замедлится на 24 часа.

Предлагают также использовать перепады температур на поверхности и в глубине морей для получения электроэнергии. На больших глубинах во всех морях и океанах температуры примерно одинаковые и довольно низкие. В теплых морях с помощью термопар можно получать электрический ток.