Личный кабинет

Темная сторона обрастания. История столкновения кораблей с морским обрастанием

Курс «Подводный лес: исследование морских обрастаний»

Лекция 2

Человек связан с морем очень давно. Издревле море, как и сегодня, было источником пищи и короткой дорогой до нужной локации. Первые упоминания о лодках появились на глиняных табличках больше 6 тыс. лет назад, но, вероятно, сами лодки появились сильно раньше.
Первые корабли и флоты были больше, путешествия — длиннее, чем принято считать. Древнеегипетские корабли иногда достигали 50 метров в длину и торговали вплоть до земли Пунт (территория в Восточной Африке). Финикийцы примерно в X в. до н. э. обогнули Африку, плавали в Корнуолл (территория Великобритании) за оловом и уже в VI в. до н. э. исследовали западное побережье Европы.
«Как мы помним из первого лонгрида, любой погруженный в морскую воду предмет рано или поздно обрастает. Таким образом, спустив на воду (весьма теплую и богатую личинками) первые лодки, люди неминуемо столкнулись с организмами-обрастателями, а перед известными древними укротителями моря — финикийцами, греками и римлянами — проблема обрастания судов встала в полный рост».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Они замечали, что морские организмы прикреплялись к корпусам судов, вызывая значительное снижение скорости и сокращая срок службы корабля. Обрастание увеличивало затраты на содержание судов, а несвоевременная чистка могла привести к гибели корабля.
Самое раннее упоминание об обрастании в древних источниках связано, как ни странно, с небольшой рыбой из семейства Прилипаловые (лат. Echeneidae).
«Эта рыбка, впервые упомянутая древнегреческим философом Аристотелем еще в IV в. до н. э., по мнению древних авторов, способна замедлять ход кораблей или даже полностью останавливать их. Плутарх, другой древнегреческий философ, предполагал, что в этом может быть виновата не рыба-прилипало, а неподвижные обрастания. Он писал, что обычно с кораблей соскабливали „животных, водоросли и грязь”, чтобы они легче шли по воде».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН

Древние покрытия

Помимо чистки корпусов судов, мореплаватели уже несколько тысяч лет назад научились покрывать борта и днища кораблей специальными веществами, затрудняющими прикрепление и рост обрастателей. Существуют упоминания о том, что финикийцы и карфагеняне использовали для этого смолу. Также такое покрытие применялось для большей водонепроницаемости и прочности конструкции.

Известно, что греки использовали для тех же целей смолу или воск, а также, в III в. до н. э., свинцовую обшивку. Воск наносился горячим и «вжигался» в корпус судна раскаленными утюгами. Этот процесс получил название энкаустика, или «корабельная живопись».

Еще одним древним популярным способом защиты от обрастания была свинцовая обшивка. Листы свинца крепились к корпусу корабля медными или позолоченными гвоздями, обычно поверх изоляционного слоя бумаги или ткани. Необычный материал гвоздей был обусловлен тем, что между свинцом и железным гвоздем в морской воде происходила реакция, приводящая к сильнейшей коррозии железа. Несмотря на коррозионное действие свинца, свинцовая обшивка была, пожалуй, самым часто используемым материалом для защиты днища кораблей до XVIII в.

Токсичная медь

На смену свинцу в середине XVIII в. пришла медь. Сначала в деревянную обшивку просто забивали огромное количество медных гвоздей так, чтобы их головки соприкасались друг с другом.
В 1758 г. 32-пушечный британский фрегат H.M.S. Alarm был обшит тонкой медью «для эксперимента по сохранению его от корабельного червя». Эксперимент оказался вполне успешным, и в последующие десятилетия медь нередко использовали для обшивки кораблей как Европе, так и в Америке. В морской воде из медной обшивки в воду высвобождаются ионы меди, токсичные для морских беспозвоночных.
Однако у меди есть один недостаток: она, как и свинец, образует с железом недопустимую гальваническую пару, что в морской воде приводит к быстрой коррозии железа. Английские мореплаватели придумали, как справляться с этим. Зная, что медь слабоположительна по электрохимической шкале, они решили сделать ее слегка отрицательной. Они добились этого, прикрепив к меди кусочки цинка.
Экспериментальным путем было установлено, что кусочек цинка размером с горошину защищает от коррозии чуть больше 320 см² меди, причем это происходит независимо от формы меди и расположения цинка на ней. Но медь в таком противокоррозийном «облачении» гораздо хуже отдает свои токсичные ионы в морскую воду и начинает гораздо успешнее обрастать, теряя противообрастательные свойства.
Подробнее про Гальванический анод

Хрупкое железо

Во второй половине XIX в. на смену деревянным корпусам судов пришли корпуса железные. Использование медной обшивки на них было невозможно по описанным выше электрохимическим причинам. Появился запрос на краску или иное жидкое покрытие, которое защитило бы новые корпуса от ржавчины и обрастаний.
«Первые запатентованные составы по большей части были совершенно бесполезны. Их состав поражал разнообразием и включал всевозможные органические и неорганические ингредиенты: от гуано до обычной кухонной соли».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Однако из-за большого спроса на защитные покрытия многие из них, даже самые бесполезные, были опробованы на практике. Хотя, как сказал британский адмирал сэр Эдвард Белчер: «Они, похоже, были разработаны, скорее, для поощрения обрастания, чем для его предотвращения». Адмирал писал, что его моряки даже получали по 10 шиллингов за великолепные экземпляры обрастателей, которые удалось вырастить на судне у Бермудских островов с помощью различных противообрастающих красок и удобрений.
Казалось, что человечество находится буквально в шаге от создания действительно эффективной краски и никак не может сделать этот шаг. О том, как люди сначала сделали шаг вперед, а потом два назад, расскажем в следующем лонгриде.

Добро пожаловать в игру «Найди пару: кораллы»!

Кораллы образуют подводные рифы, которые служат домом для множества морских обитателей.
Ваша задача — найти пары одинаковых кораллов как можно быстрее! Готовы испытать свою внимательность? Тогда вперед!

Дополнительные материалы

  • Статья об историческом развитии методов предотвращения морского обрастания: Laidlaw, F. B. (1952). The history of the prevention of fouling. Marine Fouling and Its Prevention, 580, 211−22
  • Статья про историческое развитие методов борьбы с морским обрастанием: от древних техник до современных (середина XX в.) технологий, включая использование различных материалов и покрытий для предотвращения обрастания на корпусах судов и морских конструкциях: Woods Hole Oceanographic Institute (1952), „The History and Prevention of Foulng”, Marine Fouling and its Prevention, United States department of the Navy, Bureau of Ships
  • В сочинениях Плутарха, в том числе в разделе „Essays and Miscellanies” , напрямую подводные обрастания не обсуждаются, так как это античные философские и исторические размышления; однако в некоторых эссе можно найти наблюдения о природе, взаимодействиях организмов и влиянии внешних факторов на живые существа: Plutarch (February 2002), „Essays and Miscellanies”, The Complete Works of Plutarch, Volume 3
  • Статья про различные подходы к предотвращению обрастания, включая использование токсичных и нетоксичных покрытий, а также механических методов очистки. Особое внимание уделяется эффективности этих методов в различных морских условиях и их экологическим последствиям: Field, B. (1981). Marine biofouling and its control: history and state-of-the-art review. OCEANS 81, 542−544

Запишитесь на курс, чтобы выполнять задания и получить сертификат!

Назад
Все уроки
Вперед
Школьникам, абитуриентам и учителям
Подводный лес: исследование морских обрастаний
Онлайн-курс про сложные подводные экосистемы, способы изучения и их роль в биоразнообразии планеты и деятельности человека.
  • Что вы получите
    • 8 уроков
    • Уникальные фотографии и видео из экспедиций
    • Авторская подача: живая и грамотная речь
    • Свободное расписание: нет дедлайнов и сроков сдачи заданий
    • Все материалы доступны сразу, можно начать обучение в удобное время
    • Профессиональное видео и современная графика
    • Быстрая связь с техподдержкой и чат с однокурсниками
    • Сертификат о прохождении курса
  • Наш курс позволит вам
    • Узнать больше о современных исследованиях и профессиях в биологии
    • Расширить кругозор и открыть для себя много необычного
    • Хорошо провести время, изучая короткие лекции, рассматривая уникальные фото и видео, играя в мини-игры и проходя квизы курса
Запишитесь на курс, чтобы общаться в чате, выполнять задания и получить сертификат. Это бесплатно
Записаться
Находясь на сайте, вы даете согласие на обработку файлов cookie. Это необходимо для более стабильной работы сайта
OK