В 1997 году американский океанолог и яхтсмен Чарльз Мур возвращался после очередной регаты в Калифорнию. Маршрут его яхты пересекал Северное Тихоокеанское течение в одном из наиболее пустынных районов Тихого океана. “Я глядел с палубы на поверхность того, что должно было быть древнейшим океаном, но видел, насколько хватало глаз, одни только пластиковые отходы, – писал позже спортсмен в статье в журнале Natural History. – Сложно поверить, но в этом пластмассовом море не было ни единого пятна чистой воды. Неделя ушла у меня на то, чтобы пересечь субтропический пояс высокого давления, и все это время, когда бы я ни посмотрел на океан, я видел только мусор – пластиковые бутылки, крышки от них, пакеты и фрагменты всего этого”.
По всей видимости, именно так было впервые обнаружено то, что стали называть Большим Тихоокеанским мусорным пятном. Это огромное скопление плавучих отходов человеческой жизнедеятельности, в первую очередь пластика, возникло в северной части Тихого океана под воздействием течений, образующих в этом районе что-то вроде гигантского круговорота. Сегодня известно, что похожие мусорные континенты есть и в других океанах, всего их, предположительно, пять: в южной части Индийского океана (между Мадагаскаром и Австралией), в центральной Атлантике (между Пиренейским полуостровом и Карибским морем), в южной Атлантике (между восточным побережьем Бразилии и мысом Доброй надежды), на юге Тихого океана (между берегами Чили и Новой Зеландией) и то, на которое наткнулся Мур, лежащее между побережьями Японии и США. Расположение каждого из них определяется океанскими течениями, которые стягивают к мусорным пятнам все новые отходы.
Хотя экологи и океанологи обеспокоены проблемой загрязнения мирового океана пластиком как минимум с конца 1980-х годов, о мусорных континентах мы все еще знаем достаточно мало. Нам неизвестно даже самое основное: общий объем пластикового мусора, оказавшегося в океане. В только что опубликованном в журнале PNAS исследовании приводятся удивительные данные: из результатов нескольких экспедиций, скомбинированных с выводами более ранних научных работ, следует, что мусора на океанской поверхности как минимум в 100 раз меньше, чем можно было предположить.
Чего мы ожидали?
Пластик попадает с суши в океан разными путями: во время шторма, через реки и другие водные артерии, с палуб судов. Сорок лет назад Национальная академия наук США оценила общий объем пластиковых отходов, ежегодно попадающих в океан, в 45 тысяч тонн, что в то время составляло 0,1 процента от объема ежегодно производимой во всем мире пластмассы. С тех пор пластика стали производить в четыре раза больше (в 2010 году годовой объем достиг 265 миллионов тонн), соответственно, как минимум учетвериться должен был и сброс пластикового мусора в океан. По оценке авторов опубликованной статьи, примерно половина производимого на планете пластика не тонет в воде; 60-64% мусора, попадающего в прибрежные воды, в конечном итоге оказывается в открытом океане и присоединяется к одному из мусорных континентов. Эти данные показывают, что с начала 1970-х в океанских мусорных пятнах должно было оказаться минимум 1 миллион тонн плавучего пластика.
Что оказалось?
Притом что размеры мусорных континентов в общих чертах известны благодаря спутниковой съемке, главной задачей исследователей было оценить среднюю плотность пластикового покрова. Основные результаты были получены благодаря экспедиции испанского судна “Маласпина”, продлившейся около полугода – с декабря 2010-го по июль 2011 года. За это время ученые собрали 225 образцов пластикового покрова в 141 точке мирового океана. Каждый забор производился специальной нейстонной сетью с диаметром ячейки всего 0,2 миллиметра – такими сетями обычно собирают живущие у поверхности воды микроорганизмы.
Последовательно экстраполируя данные о плотности приповерхностного слоя пластика в различных точках океана, ученые пришли к выводу, что общий объем отходов в мусорных пятнах составляет всего лишь от 7 до 35 тысяч тонн, то есть не более 1 процента от ожидаемой величины! При этом на долю Большого Тихоокеанского мусорного пятна приходится более трети (33-35%) от общего объема плавающего в океане мусора, что связано, по всей видимости, как с огромным размером круговорота течений в этом регионе, так и с тем, что побережья северной части Тихого океана густо населены: на восточном побережье Азии живет треть всех жителей прибрежных зон мира. С каждым годом все больше мусора попадает в океан, но его общий объем не растет. Согласно данным других исследований, количество пластика в океане относительно стабилизировалось примерно с 1980-х годов. Выходит, львиная доля пластикового мусора куда-то исчезает с океанской поверхности.
Что пропало?
Подробно изучая собранные сетями образцы мусора, ученые смогли установить, что распределение размеров плавающих на океанской поверхности пластиковых фрагментов имеет явный пик в районе 2 мм – другими словами, в основном мусорные континенты напоминают кашу из относительно мелких пластиковых гранул, в которой изредка попадаются более крупные объекты – это то, что оказалось в воде совсем недавно. В этом нет ничего удивительного: под воздействием солнечной радиации, морской воды и постоянного перемешивания мусор постепенно измельчается. Вот только теоретическая модель этого измельчения показывает, что и гранулы диаметром в 1-2 миллиметра должны фрагментироваться на еще более мелкие частицы – а вот их в реальности нашлось очень мало. Теоретическое распределение размеров частиц мусора очень хорошо совпало с реальным – но только для размеров фрагментов больших 5 миллиметров. Более мелкие частицы распределены совсем не так, как предполагает теория: в реальности их намного меньше, чем должно было быть. Другими словами, попавшая в океан пластиковая бутылка раскалывается, рассыпается на все более мелкие фрагменты, пока они не достигнут размера в 1-2 миллиметра в диаметре. Потом эти гранулы распадаются на еще более мелкие части.. и пропадают!
Куда делся мусор?
Мусора в океане оказалось минимум в сто раз меньше, чем мы ожидали. Казалось бы, хорошие новости? Ничего подобного. Ученые предложили несколько гипотез, куда могут пропадать из океана самые мелкие частички пластика.
Сложно предположить, что мелкие частицы пластика вдруг по какой-то причине возвращаются на берег, тогда как более крупные остаются плавать в море, – для этого нет разумных физических объяснений. Значит, с ними что-то происходит прямо в океане. Стоит вспомнить, что сети, которые ученые использовали для сбора образцов, имеют диаметр ячейки 0,2 миллиметра. Частицы пластика меньше этого размера в них не попали – ученые их не могли учесть. Однако тогда непонятно, почему все же попавших в сети гранул диаметром 0,2-5 миллиметров в море оказалось намного меньше, чем предсказывает теория. Вот одно из возможных объяснений: когда кусочки пластика становятся достаточно маленькими, скорость их разложения по каким-то, пока неизвестным причинам, резко увеличивается. Например, в дело могут вступать какие-то виды морских бактерий, способных сожрать мелкие кусочки мусора, но бессильные перед крупными.
Вторая гипотеза – крохотные куски мусора могут покрываться мелкими водорослями или прилипать к каким-то другим морским организмам. Соединившись с живым существом, мусор способен опуститься вглубь океана. Однако, эксперименты показали, что при погружении фрагменты пластика со временем отсоединяются от живых организмов и всплывают обратно на поверхность океана.
Третья гипотеза, которую авторы статьи выдвигают в качестве основной: мелкие куски пластика пожираются рыбами. Пределы размеров, в которых наблюдается наибольшая потеря пластика (то есть пределы, в которых его реальное количество сильнее всего отличается от теоретического) близки к типичным размерам планктона. Известно, что в желудках выловленных планктоноядных рыб часто встречаются съеденные ими по ошибке кусочки пластика. Вплоть до трети выловленных планктоноядных рыб, как показало экспериментальное вскрытие, содержат в своих желудках пластиковые фрагменты как раз нужного размера – от 0,5 до 5 миллиметров. По грубым оценкам, внутри планктоноядных рыб может единовременно находиться как раз тот объем пластика, который неведомым образом исчез с поверхности океана.
Дальнейшая судьба пластикового мусора, попавшего в желудки рыб, не совсем ясна. Часть из него вместе с фекалиями и погибшими рыбами рано или поздно оказывается на дне океана. Именно такой вариант исчезновения мусора (вместе с возможным погружением на дно гранул, облепленных водорослями) является наилучшим для экологии и для здоровья человека сценарием. Однако существенная часть съеденного рыбами пластика неизбежно начинает свое путешествие вверх по пищевой цепи. Пластмассовый мусор – прекрасный абсорбент для вредных химикатов (ртутные соединения, ДДТ и так далее), которыми значительно загрязнена поверхность океана. Вместе с пластиковыми гранулами яды постепенно попадают из маленьких рыбок в хищников покрупнее, а в конечном итоге в промысловых рыб, например, в тунца, а через них уже и в наши собственные организмы.
Для того чтобы решить загадку исчезновения из океана 99 процентов пластикового мусора, потребуется множество дополнительных исследований. Однако, и сегодня оставляя на пляже пустую бутылку из-под газировки, не стоит забывать, что с большой вероятностью она рано или поздно отравит ваш собственный организм или организмы ваших потомков.