Занимательная ихтиология

Как человек заглянул в подводный мир

Еще в давние времена людям хотелось знать, что делается в глубинах морей и океанов. И первыми, кто заглянул в подводный мир, были ныряльщики. Нырять люди научились в глубокой древности. Они доставали с морского дна ракушки, целебные водоросли, жемчуг. В «Илиаде» мы встречаем такие строки: «Как быстро нырнул Кебрион! Будь это в море, он мигом добыл бы устриц, ныряя с корабля. Есть, я вижу, и между троянцами водолазы!» — восклицает один из героев поэмы Протокл, наблюдая, как падает с колесницы сраженный им Кебрион.

А вот еще факт, он свидетельствует о том, что греки умели не только нырять, но и производить под водой простейшие водолазные работы. Историк Фукидид, рассказывая о колонизации восточного побережья Сицилии, упоминает такой эпизод. Жители Сиракуз, желая предотвратить вторжение в свои воды вражеских кораблей, вбили сваи в дно бухты, на берегах которой располагался город. Однако афиняне не растерялись. Они скрытно спустили в воду ныряльщиков, и те, подпилив сваи, открыли путь кораблям. Кстати, уже тогда людям были известны примитивные водолазные приспособления. Аристотель упоминает, что ловцы губок опускались под воду, надев на голову перевернутый горшок. При строго вертикальном положении в горшке оставалось немного воздуха, которым и дышал ныряльщик.

Так же поступали в старину и наши запорожцы: спрятавшись под перевернутыми кверху дном лодками, они незаметно подплывали к врагам.

Принцип устройства подводного колокола люди, скорей всего, позаимствовали у водяного паука. Этот «водолаз» сооружает под водой купол из паутины, прикрепляет его вершину к какому-нибудь растению и постепенно наполняет свое жилище воздухом. Делает это паук так. Поднимаясь на поверхность, он с помощью особых волосков на теле набирает порцию воздуха и затем с воздушной ношей возвращается на свою стройку. Путешествие за воздухом повторяется несколько раз. Окончив работу, паук забирается под купол — здесь у него и столовая, и спальня, и детская, живи в свое удовольствие!

В 1538 году в Толедо был построен большой глиняный колокол со свинцовыми грузилами. В нем на дно реки Тахо опустились два человека. Они пробыли под водой около часа.

Через сто лет водолазы при погружении колокола стали брать с собой бутыли, наполненные воздухом. И это позволяло им несколько дольше оставаться под водой.

В XVIII веке появились аппараты, из которых выдыхаемый водолазом воздух удалялся, а свежий нагнетался с помощью насосов. Постепенно эти аппараты становились все совершеннее, и в 1844 году в примитивном водолазном шлеме под воду спустился первый ученый, профессор М. Эдварс.

В наше время применяются два типа водолазного снаряжения: мягкий и жесткий скафандры.

Мягким скафандром пользуются для погружения на глубину до 150 метров. Скафандр состоит из шлема и комбинезона. Верхнюю часть шлема называют котелком, нижнюю — манишкой. В котелке несколько окошечек с толстыми стеклами. Сзади к котелку припаян рожок, к нему присоединяют шланг для подачи воздуха, сбоку находится отверстие с клапаном для выдыхаемого воздуха. Комбинезон состоит из нескольких слоев прорезиненной ткани, а воротник рубахи — из резины. Чтобы увеличить вес, водолазу спереди и сзади навешивают грузы, а на ноги надевают галоши со свинцовой подошвой, — ведь иначе он не смог бы ходить под водой. Весит снаряжение около 50 килограммов.

Жесткий скафандр делается из стали. Он абсолютно водонепроницаем, но зато очень тяжел — весит 450–500 килограммов. В таком одеянии можно безбоязненно опуститься на 250 метров, но двигаться и работать в нем трудно. И конструкторы стали думать о более удобном приспособлении для спуска под воду. К тому же и глубина в 250 метров, на которую можно было опуститься в жестком скафандре, не устраивала ученых. Им хотелось поглубже заглянуть в пучины океана.

В 1927 году американский ихтиолог В. Биб приступил к постройке своего подводного аппарата. Он построил его в виде цилиндра, но не учел, что на больших глубинах цилиндр может не выдержать давления воды. И действительно, первые же опыты убедили ученого, что форму для аппарата он выбрал неудачно. Но В. Биб не отказался от своей идеи. Он привлек к работе опытного инженера-механика О. Бартона и вместе с ним создал новый, шарообразный, аппарат — батисферу (по-гречески «батисфера» — «глубоководный шар»). Диаметр батисферы равнялся 1,35 метра, толщина стенок — 30 сантиметров, а иллюминаторы были изготовлены из прочного кварца. Весил аппарат около 2,5 тонны.

Из-за недостатка места внутри подводного шара удалось установить лишь самые необходимые приборы. К корпусу батисферы была приделана большая скоба. Привязав к скобе прочный стальной трос, батисферу опускали под воду с борта корабля. Предприятие было рискованное: стоило тросу оборваться — и пассажиры оказались бы погребенными на дне океана.

И тем не менее бесстрашные исследователи в 1930–1932 годы несколько раз опускались под воду. Максимальная глубина, которой им удалось достичь, была 730 метров.

В июле 1934 года, после капитального ремонта батисферы, В. Биб и О. Бартон совершили в районе Бермудских островов рекордное погружение на глубину 923 метра. Это было интересное путешествие под воду. В. Бибу удалось обнаружить и зарисовать много новых видов глубоководных рыб.

Вначале материалам ученого не особенно верили, считали неведомых обитателей глубин плодом его воображения. Но затем многих из описанных Бибом рыб удалось сфотографировать, а некоторых даже поймать.

В 1949 году О. Бартон установил новый рекорд погружения батисферы — 1375 метров. Но опуститься на большую глубину в батисфере, привязанной к надводному кораблю, оказалось невозможным: длинный тяжелый трос рвался от собственного веса.

И тогда инженерам пришла мысль использовать для изучения глубин гидростат, ведь при обрыве троса гидростат мог самостоятельно всплыть на поверхность.

Первый гидростат спроектировал инженер Ганс Гартман. Он опустился в нем на глубину 458 метров.

В Советском Союзе в тридцатые годы гидростаты отечественного производства широко использовал ЭПРОН для подъема затонувших судов.

В 1953 году советские ихтиологи на специальном гидростате занялись изучением глубин Баренцева моря. Гидростат состоял из двух стальных цилиндров, соединенных друг с другом. Его высота равнялась 2,6 метра, наибольший диаметр — 0,8 метра, а вес составлял 1,1 тонны. Исследователь усаживался на вращающееся кресло и мог наблюдать подводный мир в любое из пяти имевшихся в аппарате окон. Гидростат был снабжен прожектором и связан с кораблем телефоном.

Ученые узнали много нового о жизни и поведении промысловых рыб Баренцева моря. Выяснили, что треска не боится шума двигателя и ультразвуковых волн эхолота, что электрический свет действует на рыб различно: одних, преимущественно молодь, привлекает, а более крупных — отпугивает.

Несколько лет назад советские конструкторы построили гидростат «Север-1». С него было удобно вести подводные фотокиносъемки и наблюдать за работой рыболовных снастей.

Самая большая глубина, на которую можно спуститься в гидростате, 600 метров.

Но даже наиболее усовершенствованные аппараты, привязанные к кораблю, вскоре перестали удовлетворять исследователей, ведь у таких аппаратов небольшая маневренность, и они не пригодны для изучения больших глубин. Поэтому ученые настойчиво продолжали свои поиски. Один из них, талантливый швейцарский физик Август Пикар, еще в 1933 году начал трудиться над созданием снаряда для покорения глубин. До этого времени Пикар интересовался астрофизикой и в 1932 году на стратостате собственной конструкции поднялся на высоту 17 тысяч метров. Тогда это был мировой рекорд высоты.

Новый глубинный аппарат был построен им по такому же принципу, как и воздушный шар. Изобретатель назвал его батискафом, что в переводе с греческого означает — глубинная лодка. Батискаф А. Пикара состоял из двух частей: поплавка и стальной кабины, в которой помещался экипаж. Поплавок наполнялся жидкостью, более легкой, чем вода. Для погружения аппарата использовался балласт.

Идея батискафа проста, но при его проектировании и постройке ученому пришлось решать много сложных задач. Поплавок и кабина должны были выдерживать огромное давление и не пропускать ни капли воды, балласт отделяться безотказно, жидкость не просачиваться из поплавка. Потребовалось много времени и усилий, чтобы подготовить батискаф к испытанию.

Впервые под воду А. Пикар спустился в 1948 году, причем всего только на глубину 25 метров. Затем ученый провел целую серию испытаний, во время которых выявил много недостатков своего подводного корабля. Но пробные погружения показали главное — идея осуществима.

Через пять лет под руководством А. Пикара был построен второй подводный дирижабль. Его назвали «Триест», по имени города, где он строился. Батискаф можно было буксировать, и люди имели возможность выходить из кабины, не дожидаясь, пока его поднимут на палубу. В этом батискафе А. Пикар в сентябре 1953 года достиг глубины 3700 метров.

Почти одновременно во Франции морские инженеры Ж. Гуо и П. Вильм, использовав идею Пикара, построили батискаф «ФНРС-3». Внешне он походил на подводную лодку. Длина его равнялась 10 метрам, и весил он 98 тонн. После пробных спусков на небольшие глубины в августе 1953 года Ж. Гуо и известный подводный исследователь Ж. Ив Кусто опустились в батискафе «ФНРС-3» на 2000 метров.

Но уже в феврале 1954 года «ФНРС-3» с изобретателями на борту достиг у западных берегов Африки рекордной глубины — 4050 метров. Исследователи наблюдали в естественной обстановке многих глубинных обитателей и сфотографировали редкую шагающую рыбу бентозавра, обнаружили не известную ранее науке глубоководную акулу.

В течение последующих шести лет никто не пытался проникнуть в пучину океана еще глубже. Но в 1960 году сын Августа Пикара, Жак Пикар, опустился на дно самой глубокой в мире Марианской впадины и наблюдал подводную жизнь на глубине 11 тысяч метров!

Новые времена рождают новые требования, и подводные исследователи стали думать уже о корабле, который мог бы самостоятельно двигаться под водой, и притом на любых глубинах.

Над созданием такого корабля много лет трудился Ж. Ив Кусто. В 1960 году «Ныряющее блюдце» — так назвал свой аппарат изобретатель — было спущено на воду. Оно имело чечевицеобразную форму, наблюдатели располагались в нем лежа. Двигался корабль так же, как и кальмар, то есть всасывая воду через одно отверстие и с силой выталкивая ее через другое. Для этого на корабле был установлен особый гидрореактивный двигатель. В настоящее время Ж. Ив Кусто работает над дальнейшим усовершенствованием «Ныряющего блюдца».

Интересный корабль для подводного туризма — мезоскаф — построил Жак Пикар. В США мезоскаф Пикара сейчас усовершенствуют и оснащают атомным двигателем. Скорость корабля будет 35 километров в час, и под водой он сможет находиться около полутора месяцев.

Много сделали для изучения океанских глубин советские ученые.

В последнее время специалисты Гипрорыбфлота разработали проекты новых подводных лабораторий. Им удалось создать подводную лодку «ТИНРО-1» длиной 11 метров, шириной 2,7 метра. Глубина ее погружения — 300 метров; скорость под водой в час — 10–11 километров. Исследовательская лаборатория снабжается новейшими приборами для изучения морских глубин. Одновременно в ней сумеют работать пять человек.

А совсем недавно в институте Атлантнииро был создан еще один подводный корабль — батиплан «Атлант-1», который успешно ведет исследования подводных глубин в различных точках Мирового океана.

Изучение глубин океана возможно и с обыкновенной подводной лодки. В апреле 1953 года Советское правительство передало ученым одну из подводных лодок Военно-Морского Флота. Ее переоборудовали в подводную лабораторию. Каких только приборов не было в этой лаборатории! В носовой части, где раньше размещались торпеды, был установлен подводный телевизор. Через иллюминаторы можно было вести фото- и киносъемку. Мощные прожекторы позволяли видеть все, что происходит вблизи, а ультразвуковые гидроакустические приборы — обнаруживать стаи рыб на значительном расстоянии.

Находясь в лодке, ученые могли брать пробы грунта, определять температуру, соленость и радиоактивную зараженность воды.

В декабре 1958 года «Северянка» вышла в свой первый научный рейс. В это время в Атлантическом океане, между Исландией и Фарерскими островами, промышляли сельдь советские рыбаки. Лов был малоудачным: то попадалась совсем тощая сельдь, то косяки куда-то пропадали, а иногда, несмотря на наличие рыбы, трал приходил пустым. Нужно было разрешить «сельдяную загадку». И однажды ночью во время погружения ученые увидели странную картину. Сельдь висела в воде, застыв в самых неожиданных позах: одни торчком головой вверх, другие будто подвешенные за хвост, третьи — наклонно под тем или иным углом. Сельдь спала. С рассветом рыбы оживились и ушли в глубину. Так ученые установили, что зимой в этом районе сельдь, как правило, по вечерам поднимается на глубину 80–100 метров, а с рассветом снова опускается на 200–300 метров.

Чем же объяснить такое поведение рыбы?

Да, наверное, тем, что путешествовать без лишних движений куда безопасней. Ведь хищники глубин чаще всего находят добычу, улавливая производимые ею колебания. А если сельдь почти неподвижна, то и колебаний никаких нет, и обнаружить ее гораздо трудней.

Кроме того, течение между Исландией и Фарерскими островами направлено к излюбленным местам нереста сельди и несет неподвижных рыб туда, где весной будет происходить икрометание. Зачем же расходовать силы!

Верно ли это предположение, покажут дальнейшие исследования. Но уже первый научный рейс «Северянки» позволил сделать ценные практические выводы. В частности, удалось выяснить, на какую глубину следует опускать трал в разное время суток.

Конечно, это только первые шаги в изучении жизни морских обитателей. Но не далеко время, когда в океане не останется для нас никаких тайн.

Знакомиться с жизнью морских глубин с подводного корабля или в водолазном костюме не всегда удобно. То ли дело путешествовать по дну морскому, как капитан Немо и его спутники в романе Жюля Верна «80 тысяч километров под водой»! И вот в Советском Союзе, а затем в Японии были созданы аппараты, позволяющие человеку погружаться под воду и не быть привязанным к кораблю. К сожалению, они были несовершенны и не гарантировали от аварий.

В 1943 году французские инженеры Ж. Ив Кусто и Э. Ганьян, изучив опыт русских и японцев, сконструировали для погружения под воду более надежный аппарат. Они назвали его «аквалангом», то есть подводными легкими.

Акваланг состоит из маски и баллонов с сжатым до 150–200 атмосфер воздухом. По шлангам воздух через редуктор, снижающий его давление до 10 атмосфер, поступает в автомат. Последний устроен так, что подает ровно столько воздуха, сколько нужно для дыхания.

С аквалангом можно погружаться на глубину 50–70 метров и находиться под водой около часа. Более глубокое погружение опасно. Правда, швейцарскому инженеру Келлеру в 1964 году удалось в акваланге спуститься на 300-метровую глубину, но для дыхания он пользовался не воздухом, а смесью кислорода с гелием.

Последние годы акваланг получил широкое распространение во всем мире. Им пользуются любители подводного туризма, биологи, археологи, охотники, фотографы, операторы. Люди-амфибии помогают поднимать затонувшие корабли, спасают утопающих.

Сейчас конструкторы работают над созданием подводных велосипедов, мотоциклов, автомобилей. Они помогут аквалангистам быстрее передвигаться под водой. У нас уже есть подводные скутера, которые могут с большой скоростью буксировать любителей подводного спорта.

Но акваланг доступен не всем. Одним он дорог, другим противопоказан по состоянию здоровья. Можно обойтись и без него. Для этого достаточно приобрести маску, дыхательную трубку и ласты. Маска изготавливается из резины и, плотно прилегая к лицу, закрывает глаза и нос. Наблюдение ведется через стекло, вставленное в маску как раз против глаз. Дыхательную, обычно пластмассовую, трубку держат во рту — она позволяет плыть под поверхностью воды. Трубка короткая, и поэтому, если требуется нырнуть поглубже, нужно задержать дыхание так, как это делает обыкновенный ныряльщик. Ласты резиновые. Они прикрепляются к ступням и позволяют плыть даже без помощи рук.

В таком простом снаряжении нельзя, конечно, долго находиться под водой. Но времени хватает, чтобы выстрелить по рыбе из гарпунного ружья, поймать ползущего краба или подобрать со дна красивую ракушку.

На худой конец, можно заглянуть в подводные чертоги через «водяной глаз».

«Водяной глаз» — это водонепроницаемая камера с прозрачным дном. Ее не сложно сделать самому: сколотить ящик размеров 50 × 20 × 20 сантиметров, вместо дна вставить стекло или плексиглас, плотно заделать все щели горячим варом, и камера готова.

Наблюдать подводный мир через «водяной глаз» удобней всего с лодки или с плота, опустив нижнюю часть камеры на 15–20 сантиметров в воду и накрыв голову светонепроницаемой материей.