Ресурсы Мирового океана и их освоение

Минеральные ресурсы

Мировой океан, занимающий около 71% поверхности нашей планеты, представляет собой огромную кладовую минеральных богатств. Полезные ископаемые в его пределах заключены в двух различных средах - собственно в океанической водной массе, как основной части гидросферы, и в подстилающей ее земной коре, как части литосферы. По агрегатному состоянию и соответственно условиям эксплуатации их подразделяют на:

1) жидкие, газообразные и растворенные, разведка и добыча которых возможна при помощи буровых скважин (нефть, природный газ, соль, сера и др.);

2) твердые поверхностные, эксплуатация которых возможна при помощи драг, гидравлических и иных подобных способов (металлоносные россыпи и илы, конкреции и др.);

3) твердые погребенные, эксплуатация которых возможна шахтно-рудничными способами (уголь, железная и некоторые другие руды).

Широко применяется также подразделение минеральных ресурсов Мирового океана на два больших класса: гидрохимических и геологических ресурсов. К гидрохимическим ресурсам относят собственно морскую воду, которую можно рассматривать и как раствор, содержащий множество химических соединений и микроэлементов. К геологическим относят те минеральные ресурсы, которые находятся в поверхностном слое и недрах земной коры.

Гидрохимические ресурсы Мирового океана - это элементы солевого состава океанских и морских вод, которые можно использовать для хозяйственных нужд. По современным оценкам, такие воды содержат около 80 химических элементов. В наибольшем количестве океаносфера содержит соединения хлора, натрия, магния, серы, кальция, концентрация которых (в мг/л) довольно высока; в эту же группу входят водород и кислород. Все это создает базу для развития «морской» химической промышленности.

Геологические ресурсы Мирового океана - это ресурсы минерального сырья и топлива, содержащиеся уже не в гидросфере, а в литосфере, т. е. связанные с океаническим дном. Их можно подразделить на ресурсы шельфа, материкового склона и глубоководного ложа океана. Главную роль среди них играют ресурсы континентального шельфа, занимающего площадь 31,2 млн. км2, или 8,6% общей площади океана.

Наиболее известный и ценный минеральный ресурс Мирового океана - углеводороды: нефть и природный газ. При характеристике нефтяных и газовых ресурсов Мирового океана обычно, прежде всего имеют в виду наиболее доступные ресурсы его шельфа. Самые крупные нефтегазоносные бассейны на шельфе Атлантического океана разведаны у берегов Европы (Североморский), Африки (Гвинейский), Центральной Америки (Карибский), менее крупные - у берегов Канады и США, Бразилии, в Средиземном и некоторых других морях. В Тихом океане такие бассейны известны у берегов Азии, Северной и Южной Америки и Австралии. В Индийском океане ведущее место по запасам занимает Персидский залив, но нефть и газ обнаружены также на шельфе Индии, Индонезии, Австралии, а в Северном Ледовитом океане - у берегов Аляски и Канады (море Бофорта) и у берегов России (Баренцево и Карское моря). К этому перечню нужно добавить и Каспийское море.

Кроме нефти и природного газа, с шельфом Мирового океана связаны ресурсы твердых полезных ископаемых. По характеру залегания они подразделяются на коренные и россыпные.

Коренные залежи угля, железных, медно-никелевых руд, олова, ртути, поваренной и калийной солей, серы и некоторых других полезных ископаемых погребенного типа генетически обычно связаны с месторождениями и бассейнами прилегающих частей суши. Они известны во многих прибрежных районах Мирового океана, и в отдельных местах их разрабатывают при помощи шахт и штолен.

Прибрежно-морские россыпи тяжелых металлов и минералов следует искать в пограничной зоне суши и моря - на пляжах и в лагунах, а иногда и в полосе затопленных океаном древних пляжей.

Из содержащихся в подобных россыпях руд металлов наибольшее значение имеет оловянная руда - касситерит, залегающая в прибрежно-морских россыпях Малайзии, Индонезии и Таиланда. Вокруг «оловянных островов» этого района они прослеживаются на расстоянии 10-15 км от берега и до глубины 35 м. У берегов Японии, Канады, Новой Зеландии и некоторых других стран разведаны запасы железистых (титаномагнетитовых и монацитовых) песков, у берегов США и Канады - золотоносных песков, у берегов Австралии - бокситов. Еще более распространены прибрежно-морские россыпи тяжелых минералов. Прежде всего это относится к побережью Австралии (ильменит, циркон, рутил, монацит), Индии и Шри-Ланки (ильменит, монацит, циркон), США (ильменит, монацит), Бразилии (монацит). У берегов Намибии и Анголы известны россыпные месторождения алмазов.

Несколько особое положение в этом перечне занимают фосфориты. Большие залежи их обнаружены на шельфе западного и восточного побережий США, в полосе атлантического побережья Африки, вдоль тихоокеанского побережья Южной Америки.

Из других твердых минеральных ресурсов наибольший интерес представляют железомарганцевых конкреции, впервые обнаруженные более ста лет назад английским экспедиционным судном «Челленджер». Хотя конкреции называют железомарганцевыми, поскольку они содержат 20% марганца и 15% железа, в них в меньших количествах имеются также никель, кобальт, медь, титан, молибден, редкоземельные и другие ценные элементы - всего более 30. Следовательно, фактически они являются полиметаллическими рудами. Главные скопления конкреций находятся в Тихом океане, где они занимают площадь 16 млн. км2.

Помимо конкреций, на дне океана имеются железомарганцевые корки, покрывающие породы в зонах средин ноокеанических хребтов. Эти корки нередко располагаются на глубинах 1-3 км. Интересно, что марганца в них содержится гораздо больше, чем в железомарганцевых конкрециях. Встречаются в них и руды цинка, меди, кобальта.

Россия, имеющая береговую линию очень большой протяженности, владеет и самым обширным по площади континентальным шельфом (6,2 млн. км2, или 20% мирового шельфа, из которых 4 млн. км2 перспективны на нефть и газ). Большие запасы нефти и газа уже обнаружены на шельфе Северного Ледовитого океана - прежде всего в Баренцевом и Карском морях, а также в Охотском море (у побережья Сахалина). По некоторым оценкам, с акваториями морей в России связано 2/5 всех потенциальных ресурсов природного газа. В прибрежной зоне известны также месторождения россыпного типа и карбонатные залежи, используемые для получения строительных материалов.

Энергетические ресурсы

В Мировом океане заключены огромные, поистине неисчерпаемые ресурсы механической и тепловой энергии, к тому же постоянно возобновляющейся. Основные виды такой энергии - энергия приливов, волн, океанических (морских) течений и температурного градиента.

Особенно привлекает внимание энергия приливов. Приливные явления известны людям с незапамятных времен и в жизни многих прибрежных стран играли и играют очень большую роль, в какой-то мере определяя весь ритм их жизни.

Общеизвестно, что приливы и отливы происходят два раза в сутки. В открытом океане амплитуда между полной и малой водой составляет примерно 1 м, но в пределах континентального шельфа, особенно в заливах и эстуариях рек, она бывает значительно большей. Суммарную энергетическую мощность приливов обычно оценивают от 2,5 млрд. до 4 млрд. кВт. Добавим, что энергия только одного приливно-отливного цикла достигает примерно 8 трлн. кВт/ч, а это лишь немногим меньше общей мировой выработки электроэнергии в течение целого года. Следовательно, энергия морских приливов - неисчерпаемый источник энергии.

Добавим и такую отличительную черту приливной энергии, как ее постоянство. Океан, в отличие от рек, не знает ни многоводных, ни маловодных лет. К тому же он «работает по графику» с точностью до нескольких минут. Благодаря этому количество вырабатываемой на приливных электростанциях (ПЭС) электроэнергии всегда может быть заранее известно - в отличие от обычных ГЭС, на которых количество получаемой энергии зависит от режима реки, связанного не только с климатическими особенностями территории, по которой она протекает, но и с погодными условиями,

Считается, что наибольшими запасами приливной энергии обладает Атлантический океан. В его северо-западной части, на границе США и Канады, находится залив Фанди, представляющий собой внутреннюю суженную часть более открытого залива Мэн. Этот залив знаменит самыми высокими в мире приливами, достигающими 18 м. Очень высоки приливы и у берегов Канадского Арктического архипелага. Например, у побережья Баффиновой Земли они поднимаются на 15,6 м, В северо-восточной части Атлантики приливы до 10 и даже 13 м наблюдаются в проливе Ла-Манш у берегов Франции, в Бристольском заливе и Ирландском море у берегов Великобритании и Ирландии.

Велики также запасы приливной энергии в Тихом океане. В его северо-западной части особенно выделяется Охотское море, где в Пенжинской губе (северо-восточная часть залива Шелихова) высота приливной волны составляет 9-13 м. На восточном побережье Тихого океана благоприятные условия для использования приливной энергии имеются у берегов Канады, Чилийского архипелага на юге Чили, в узком и длинном Калифорнийском заливе Мексики.

В пределах Северного Ледовитого океана по запасам приливной энергии выделяются Белое море, в Мезенской губе которого приливы имеют высоту до 10 м, и Баренцево море у берегов Кольского полуострова (приливы до 7 м). В Индийском океане запасы такой энергии значительно меньше. В качестве перспективных для строительства ПЭС здесь обычно называют залив Кач Аравийского моря (Индия) и северо-западное побережье Австралии. Однако и в дельтах Ганга, Брахмапутры, Меконга и Иравади приливы тоже составляют 4-6 м.

К числу энергетических ресурсов Мирового океана относят также кинетическую энергию волн. Энергию ветровых волн суммарно оценивают в 2,7 млрд. кВт в год. Опыты показали, что ее следует использовать не у берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа. В некоторых шельфовых акваториях волновая энергия достигает значительной концентрации; а США и Японии - около 40 кВт на 1 м волнового фронта, а на западном побережье Великобритании - даже 80 кВт на 1 м.

Еще один энергетический ресурс Мирового океана - океанические (морские) течения, которые обладают огромным энергетическим потенциалом. Так, расход Гольфстрима даже в районе Флоридского пролива составляет 25 млн. м3/с, что в 20 раз превышает расход всех рек земного шара. А после того как Гольфстрим уже в океане соединяется с Антильским течением, его расход возрастает до 82 млн. м3/с. Уже не раз предпринимались попытки подсчитать потенциальную энергию этого потока шириной 75 км и толщиной 700 - 800 м, двигающегося со скоростью 3 м/с.

Когда говорят об использовании температурного градиента, то имеют в виду источник уже не механической, а тепловой энергии, заключенной в массе океанских вод. Обычно разность температур воды на поверхности океана и на глубине 400 м составляет 12 °С. Однако в акваториях тропиков верхние слои воды в океане могут иметь температуру 25-28°С, а нижние, на глубине 1000 м, - всего 5 °С. Именно в таких случаях, когда амплитуда температур достигает 20° и более, считается экономически оправданным использование ее для получения электроэнергии на гидротермальных (моретермальных) электростанциях.

В целом же энергетические ресурсы Мирового океана правильнее было бы отнести к ресурсам будущего.

Биологические ресурсы

Для биологических ресурсов Мирового океана характерны не только очень большие размеры, но и исключительное разнообразие. Воды морей и океанов, по существу, представляют собой густонаселенный мир множества живых организмов: от микроскопических бактерий до самых крупных животных на Земле - китов. На обширных океанских пространствах, от освещенной Солнцем поверхности до темного и холодного царства морских глубин, обитает около 180 тыс. видов животных, в том числе 16 тыс. различных видов рыб, 7,5 тыс. видов ракообразных, около 50 тыс. видов брюхоногих моллюсков. В Мировом океане насчитывается также 10 тыс. видов растений.

Исходя из образа жизни и местообитания, все живущие в Мировом океане организмы обычно подразделяют на три класса.

К первому классу, обладающему наибольшей биомассой и самым большим разнообразием видов, относят планктон, который, в свою очередь, подразделяют на фитопланктон и зоопланктон. Планктон распространен преимущественно в поверхностных горизонтах океанской толщи (до глубины 100-150 м), причем фитопланктон - главным образом мельчайшие одноклеточные водоросли - служит кормом для многих видов зоопланктона, который по объему биомассы (20-25 млрд. т) занимает в Мировом океане первое место.

Ко второму классу морских организмов относят нектон. Он включает в себя всех животных, способных самостоятельно передвигаться в водной толще морей и океанов. Это рыбы, киты, дельфины, моржи, тюлени, кальмары, креветки, осьминоги, черепахи и некоторые другие виды. Ориентировочная оценка суммарной биомассы нектона - 1 млрд. т, половина ее приходится на рыб.

Третий класс объединяет морские организмы, обитающие на дне океана или в донных отложениях, - бентос. В качестве представителей зообентоса можно назвать различные виды двустворчатых моллюсков (мидии, устрицы и др.), ракообразных (крабы, омары, лангусты), иглокожих (морские ежи) и других донных животных, фитобентос представлен прежде всего разнообразными водорослями. По размерам биомассы зообентос (10 млрд. т) уступает только зоопланктону.

Географическое распространение биологических ресурсов Мирового океана крайне неравномерно. В его пределах довольно четко выделяются очень высокопродуктивные, высокопродуктивные, среднепродуктивные, малопродуктивные и самые малопродуктивные области. Естественно, что наибольший хозяйственный интерес представляют две первые из них. Продуктивные области в Мировом океане могут иметь характер широтных поясов, что в значительной мере обусловлено неодинаковым распределением солнечной энергии. Так, обычно выделяют следующие природно-рыбохозяйственные пояса: арктический и антарктический, умеренные пояса Северного и Южного полушарий, тропическо-экваториальный пояс. Наибольшее хозяйственное значение из них имеет умеренный пояс Северного полушария.

Для более полной характеристики географического распространения биологических ресурсов большой интерес представляет распределение их между отдельными океанами Земли.

Первое место и по общему объему биомассы, и по числу видов занимает Тихий океан. Животный мир его по видовому составу в три-четыре раза богаче, чем других океанов. Фактически здесь представлены все виды живых организмов, населяющих Мировой океан. Тихий океан отличается от других также высокой биологической продуктивностью, особенно в умеренных и экваториальном поясах. Но еще более велика биологическая продуктивность в зоне шельфа: именно здесь обитает и нерестится подавляющее большинство тех морских животных, которые служат объектами промысла.

Очень богаты и разнообразны также биологические ресурсы Атлантического океана. Он выделяется высокой средней биологической продуктивностью. Животные населяют всю толщу его вод. В умеренных и холодных водах обитают крупные морские млекопитающие (киты, ластоногие), сельдевые, тресковые и другие виды рыб, ракообразные. В тропической части океана количество видов измеряется уже не тысячами, а десятками тысяч. Разнообразные организмы обитают и в его глубоководных горизонтах в условиях огромного давления, низких температур и вечной тьмы.

Значительными биологическими ресурсами обладает также Индийский океан, но изучены они здесь хуже и используются пока меньше. Что же касается Северного Ледовитого океана, то преобладающая часть холодных и ледовитых вод Арктики неблагоприятна для развития жизни и поэтому мало продуктивна. Лишь в приатлантической части этого океана, в зоне влияния Гольфстрима, его биологическая продуктивность значительно повышается.

Россия обладает очень большими и разнообразными морскими биологическими ресурсами. В первую очередь это относится к морям Дальнего Востока, причем самое большое разнообразие (800 видов) отмечается у берегов южных Курильских островов, где сосуществуют холоднолюбивые и теплолюбивые формы. Из морей Северного Ледовитого океана наиболее богато биоресурсами Баренцево море.

Освоение ресурсов Мирового океана

Наряду с проблемой водных ресурсов как крупнейшая самостоятельная комплексная проблема встает задача освоения ресурсов Мирового океана.

Океан занимает большую часть поверхности Земли (71%), чем суша. Он обусловил возникновение и эволюцию многих форм жизни: 75% классов и подклассов животных организмов Земли возникли в гидросфере. Биомасса океана включает 150 тыс. видов и подвидов живых организмов. И в настоящее время Мировой океан играет огромную роль в создании необходимых условий для жизни на Земле. Он является поставщиком половины кислорода воздуха и примерно 20% белковой пищи для человечества.

Полагают, что именно Мировой океан в будущем «утолит жажду» человечества. Методы опреснения морской воды еще сложны и дорогостоящи, но такую воду уже используют в Кувейте, Алжире, Ливии, на Бермудских и Багамских островах, в некоторых районах США. На полуострове Мангышлак (Казахстан), также работает установка по опреснению морской воды.

Кроме того, все более реальна возможность использовать еще один источник океанских пресных вод: буксировка в дефицитные страны гигантских айсбергов, откалывающихся от северной и южной «ледяных шапок» Земли.

Дальнейшие исследования и освоение Мирового океана способны повлиять на перспективы решения и других глобальных проблем. Перечислим некоторые из них.

Наиболее важной частью ресурсов Мирового океана являются биологические. Ученые полагают, что этих ресурсов хватит, чтобы прокормить 30 млрд. человек.

Мировой океан является хранилищем огромных ресурсов минерального сырья. С каждым годом все активнее развертывается реальный процесс эксплуатации этих ресурсов. Со дна морей ныне добывается 1/4 мировой нефти, 12% касситерита (у берегов Индонезии, Малайзии и Таиланда), алмазы из прибрежных песков ЮАР и Намибии, многие миллионы тонн фосфоритных конкреций для удобрений. В 1999 г. к востоку от Новой Гвинеи начато осуществление крупного проекта по добыче со дна океана богатейших комплексных руд железа, цинка, меди, золота и серебра. Огромен энергетический потенциал океана (один приливный цикл Мирового океана способен обеспечить человечество энергией, однако пока это «потенциал будущего»).

Для развития мирового производства и обмена велико транспортное значение Мирового океана. Океан является вместилищем большинства отходов хозяйственной деятельности человечества (химическим и физическим воздействием своих вод и биологическим влиянием живых организмов океан рассеивает и очищает основную часть поступающих в него отходов. Однако превышение человечеством самоочищающих возможностей океана чревато очень тяжелыми последствиями).

Освоение ресурсов Мирового океана и его охрана, несомненно, являются одной из глобальных проблем человечества.