От проф. д-р Албена Александрова и проф. д-р Нешо Чипев
Морето ревниво пази своите тайни. Не са много преките свидетелства, които Черно море ни представя за своята история, за екологични събития станали преди хиляди и милиони години. Едно от тези щастливи за науката и познанието открития е уникалния природен феномен „Подводна вкаменена гора“. За наличието на някакви странни образувания на дъното на Созополския залив са съобщили за първи път водолази през 1958 г., а в последствие и други любители на подводния спорт са ги виждали там, но не е било ясно какви са те точно и откога са.
Историята на Черно море е динамична и любопитна не само за науката. Произходът на Черно море е тясно свързан с възприетата в момента концепция за тектониката на литосферните плочи. За милиард години огромният океан Тетис разделя Гондвана (“майката” на всички сегашни южни континенти) и Лавразия (съответно всички сегашни северни континенти). В резултат на движението на литосферните плочи, тези древни континенти започнали да се разпадат.
Подобно на водната повърхност, притисната между ледени късове по време на дрейф на лед, Древният океан постепенно се стеснил и в крайна сметка двата „супер блока“ се сблъскали и Тетис започнал да изчезва преди между 5 и 14 милиона години. От него останали само сравнително малки и слабо свързани със съвременния Атлантически океан реликтни обекти, сега известни като днешни морета: Средиземно, Черно, Каспийско и вече почти изчезналото Аралско море. Между другото, в най-големите дълбочини на тези морета още може да се открият участъци от дъното на океана Тетис.
На практика, Черно море изглежда е възникнало, преди около 14 милиона години. Това съвсем не значи, че оттогава Черно море е стояло мирно досега. Доказано е, че нивото на Световния океан е нестабилно. Това води до постоянно редуващи се регресии (спадове на нивото на Световния океан) и трансгресии (повдигане на нивото). Тези процеси доста сериозно се отразяват в историята на Черно море. Така, то постоянно променя конфигурацията и площта си. В края на плейстоцена (така наречената ледникова епоха), преди 20 хиляди години е настъпило най-значителното спадане на нивото на Световния океан. Съответно, нивото на Черно море е спаднало с между 80-120 метра от сегашното ниво. На мястото на Босфорския пролив се е образувал провлак и Черно море е отрязано от световния океан. В резултат на това в продължение на няколко хилядолетия морето се обезсолило толкова, че се е превърнало в едно много голямо, може би най-голямото сладководно езеро на планетата (Новоевксинското езеро). Тогава там се е формирала най-богатата сладководна флора и фауна. Но този разцвет на езерния живот не е продължил много дълго.
Спускането на 20 м надолу, под вълните на Созополския залив, се равнява на своеобразно пътешествие във времето. Плувайки в сумрака, изведнъж от равното дъно се издигат странни образувания. За това какво представляват тези образувания и какъв е техния произход, местни водолази са говорили отдавна и е имало различни обяснения, включително и че това са стволове на някакви дървета. За първи път през 1981-1982 г. Младежкият експедиционен клуб на Софийски университет „Св. Климент Охридски“ организира комплексна подводна научна експедиция за установяване, проучване и документиране на предполагаема подводна гора на дъното на Созополския залив. В резултат от успешно проведената експедиция е потвърдено за първи път съществуването на един рядък природен феномен "Подводна вкаменена гора". Наблюдавани са множество силицизирани дървесни дънери прикрепени (вкоренени) в морското дъно. Те се намира на дълбочина 20-25 м в залива между полуостров Столец (Созопол) и островите Св. Иван и Св. Петър. Изготвена е първата скица на разположението на установените дънери.
Първата подводна експедиция за вкаменената гора: а - инструктаж преди гмуркане; б – учен-водолаз; в – вкаменен дънер първа снимка 1981 г.; г – първа схема/скица на гората. Снимки: В. Спасов
Първоначалните изследвания са показали, че това са фосилизирани дънери и дървесни остатъци на един вид блатен кипарис, съществувал тогава. Сложната геоложка еволюция на това място е слабо проучена, но е формулирана хипотезата, че дърветата са расли в блатни условия, т.е. в сладководна среда на сегашния Созополски залив, а според реконструкцията на залива плитката лагуна се е намирала между континента и островите, ограничена във вулканска калдера.
Созополски залив: А – Натура зона (пунктирна линия); Б – Реконструкция на основното легло на залива преди 7000 – 9000 г. (Светлосин и жълт контури - места с езера или блата; Пуктир – максимално завиряване; Червени линии – течения на реки и потоци) (Автор: К. Велковски)
При такива условия дървесината може да се запази в сладководни торфени блата, но в безкислородна среда. Дърветата обаче, рядко се запазват в морска среда, освен ако не са заровени в седименти или пък са попаднали в морски води с безкислородни условия, например с наличие на сероводород, но такива палеонтоложки находки са намирани обикновено с единични образци. В този смисъл, една цяла „вкаменена“ гора, като тази в Созополския залив с дънери, изправени върху дъното, е уникална находка за Черно море и много рядка в световен мащаб.
Дънери от подводната гора. Снимки: Л. Кендеров, Н. Чипев
Като потвърждение на това е неотдавнашното откриване (едва след буря през 2004 г.) на подобна “гора”, но много по малка, също от фосилизирани кипариси на 20 м дълбочина в северното крайбрежие на Мексикански залив. Възрастта на стволовете е определена на около 40 000 години докато фосилизираните стволове на блатните кипариси от акваторията на Созополски залив са несъмнено много по-стари (някъде между 80 и 60 хил. години). Съвкупност от различни фактори от онова време на торфообразуване и фосилизиране на дърветата са позволили запазването им в това състояние до днес. За това, как е изглежала древната блатна екосистема в Созополския залив, от която са вкаменените дънери, можем да съдим по днес съществуващите кипарисови блатни екосистеми в Америка.
Стволове и корени на сегашен вид воден кипарис от Америка
Преди приблизително 7500 - 8000 години в Новоевксинското езеро (т.е. сладководното Черно море) настъпва едно почти катастрофално събитие. Провлакът на Босфора се е пробил и Новоевксинското езеро за относително кратко време се е запълнило със солени морски води. Нивото на водата бързо се е повишило до съвременните си стойности. Това на практика се е оказало нещо като екологична „катастрофа” в геоложки мащаб, довела до бързото и повсеместно изчезване на цялата процъфтяваща сладководна флора и фауна. Последващото потапяне на значително количество мъртва органична материя на морското дъно и нейното разлагане е довело всъщност и до значително замърсяване със сероводород в дълбоките части на морето. Това събитие се разглежда засега като най-мащабното в цялата следваща история на Черно море. Оттогава морското ниво продължава да се повишава с около 20–25 см на век. В резултат на тези процеси, обаче, не само природата на Новоевксинското (Черноморското) езеро е значително пострадала. По това време по бреговете на Черно море вече е имало и човешко население. У нас на различни места са установени останки от потопени селища. Едно добре запазено селище на т.нар. „езерни хора“ е открито на морското дъно в района на пристанище Созопол. Любопитно е, че изглежда това събитие е намерило отражение в митологията. Според противоречиви предположения, бързото навлизане на морски води в тогавашното сладководно Новоевсинско езеро е всъщност дало основание за библейския мит за всемирния Потоп.
Дълго време вкаменените останки на древната горска екосистема в Созополския залив не са били проучвани детайлно. Понастоящем учени от Софийски университет и БАН изпълняват (2022-2025 г.) интердисциплинарен научен проект с название „Комплексно екосистемно изследване на акваторията на Созополски залив в района на природен феномен “Подводна вкаменена гора” (ръководител доц. Любомир Кендеров, Биологически факултет на СУ „Св. Климент Охридски“). Целта на това изследване е да се съберат, анализират и представят нови и оригинални научни данни за характера на тази древна екосистема. Изследванията целят още оценка сегашните специфични условия и биоразнообразието на днешната екосистема на фосилизирани дървета, които са основа за формирането една специфична екосистема на екотопa „Подводна вкаменена гора“ в акваторията на гр. Созопол.
В процеса на работа по проекта са проведени интензивни водолазните спускания от учените в района на дъното на Созополския залив и във вкаменена гора.
Водолазна работа. Снимки: Н. Чипев, Л. Кендеров
Открити са и са описани значителен брой неизвестни досега фосилизирани дънери с различна големина и форма, разположени на дълбочина между 17 и 20 метра. Тези дънери са разположени на площ от приблизително 120 хил. м2 и на отстояние средно 10-15 м един от друг. Направените първоначални измервания показват, че най-малкият диаметър на намерените дънери е 1.0 м, а най-големия е 4.5 м. Най-малката измерена височина на дънерите е 0.2 м, а най- голямата е 1.8 м. На някои места при основата на дънерите има въглищни пластове, като на някои от тях личи началото на кореновата система на дърветата.
Схема на описаните дънери (Л. Кендеров)
Химичният анализ на вкаменените стволове показва, че част от тях са едновременно силифицирани (повърхностен слой от 1-5 мм) и с въглефицирана сърцевина. Заедно с тях, по дъното на Созополски залив са установени множество плоски фосилизирани дървесни остатъци, вероятно формирани при силно уплътняване на блатен торф през хилядолетията. Те са въглефицирани, но съдържат голямо количество пирит (железен сулфид). Някои характерни и забележителни вкаменени дънери са получили прякори (Короната, Хралупата, Зурлата и др.), дадени им от учените от екипа. За по доброто онагледяване, описване и изследване на характерни дънери са изготвени 3D модели.
Модели 3D на характерни вкаменени дънери (А – Короната; Б – Хралупата; В – Зурлата)
Снимки: Л. Кендеров
Сегашната екосистемата на дъното на Созополския залив е формирана с участието на древните вкаменени дървесни стволове, които играят ролята на специфичен субстрат. По-големите вкаменени дънери формират благоприятно и специфично местообитание за различни видове риби, като малка морска кучка и различни морски безгръбначни. Обраслите с черна мида вкаменени дървета представляват точки на повишено биоразнообразие на тази дълбочина в Созополския залив. Седиментите около дънерите са представени от дебел слой (над 50 см) от черупки на черна мида и други мекотели. Тук се откриват и различни таксони на доминиращи видове, като морски гъби, скариди, морски жълъди, асцидията ботрилус, рапан, големият рак-пустинник и др. За разлика от вкаменените дървета обаче, околните дънни площи предоставят ограничени места за укрития и колонизиране от морските организми, като съответно биоразнообразието там е значително по-малко.
Вкаменените дънери са основа на развитие на значително биоразнообразие
Снимки: Н. Чипев, Л. Кендеров
Вкаменената гора и характерният биотоп на Созополския залив поставят днес един интересен въпрос. Може ли да има връзка между древната блатна екосистема и сегашната морска екосистема в залива. Въпросът води до екологичната теория за развитието на екосистемите. На нея съответства символът Уроборос (на латински: Uroboros, Ouroboros), който е един от най-древните и широко разпространени из различни култури символи – змия, захапала опашката си. Въпреки, че произходът на символа се губи в древността и е невъзможно да се установи историческият период и конкретната култура, от които произхожда, той символизира безкрайността на развитието, вечния кръговрат и единството на противоположностите. На всеки край съответства ново начало във вечно повторение – кръговратът на годишните времена, преходността на света и новото му сътворение, смъртта и раждането. В частност, това е също символ на съвременното развитие на екологията на екосистемите. В тях непрекъснато се редуват периоди на развитие, баланс, промени и реорганизация. Целта в крайна сметка е адаптация и запазване на функционалните характеристики на екосистемата в непрекъснато променящи се условия. Промените могат да бъдат бързи, бавни и дори катастрофични, но те имат едно общо свойство – адаптация. Във всяко ново състояние има нещо от предходното.
Символът Уробуро и моделът на адаптивната еволюцията на екосистемите пространството
Така, в светлината на екологичната теория, една хилядолетна предишна екосистема, която е претърпяла катастрофична промяна като тази на вкаменената гора, оставя сегашните вкаменени стволове и геологичния субстрат като основата, върху която се е формирала съвременната морска екосистема на Созополския залив. Тук обаче има и една съществена разлика. Сегашната екосистема е изправена пред несравнима в миналото човешка дейност и въздействие. Непрекъснатият прираст на човешкото население и използването на природните екосистеми са увеличили рязко броя и разнообразието на стресови фактори в околната среда. Те провокират дълбоки и необратими промени в крайбрежните морски екосистеми и променят екосистемното функционални характеристики и намаляват както местното така и глобалното биоразнообразие.
Комплексното геоложко и биологично проучване на образуванието "Подводна вкаменена гора" в Созополския залив разкрива заплахата от растящата урбанизацията, замърсяванията и другите антропогенни въздействия, които представляват заплаха за фосилизираните дървета и биоразнообразието, осигурено от съществуването им. В рамките на научния проект беше направено изследване и оценка на оксидативния стрес при ключовите видове от созополската морска екосистема. Оксидативният стрес се изразява в нарушаване на баланса между про-оксидантините процеси и анти-оксидантните процеси в клетките на организмите. Преобладаването на про-оксидантните процеси води до висок стрес, който може значително да застраши здравословното състояное на организмите, а оттам и на структурно-функционалните характеристики на екосистемата.
Проведените от нас изследвания показаха, че в Созополския залив вече има ключови за екосистемата видове с много високо ниво на стрес и съответно застрашено здравословно състояние, можещо да доведе и до смърт, а оттам и до нарушаване на баланса в екосистемата. Допълнителни изследвания ще бъдат от решаващо значение за оценка на риска и опазването на този уникален подводен екотоп и екосистема.
Степен на стресираност на ключови за екосистемата видове от Созополски залив
Отсега обаче е ясно, че са необходими законодателни мерки, които да защитят този природен феномен, нямащ аналог в Черно море и представляващ изключителна рядкост в света. Понастоящем, акваторията на Подводната вкаменена гора попада в защитена Натура зона „Плаж градина - Златна рибка“ (BG0000146) според Директива 92/43/ЕЕ и в зона „Бакърлъка“ (BG0002077) според Директива 79/409/EEC. Въпреки теоретичната защита на района (забранено тралиране, изкопни дейности и др.), акваторията на Созопол е в близост до силно урбанизиран район, а замърсяванията от различен произход в Созополски залив могат да „отключат“ разнообразни механизми за биодеградация и на фосилизираните дървета. Така например, комунално-битовото замърсяване предизвиква еутрофизация, а в такива условия се развиват морски биоерозиращи микроорганизми като цианобактериите. Реална заплаха за фосилизираните дървета, а и екосистемата, са и други човешки дейности, като закотвяне на плавателни съдове в района, рибарски активности и др.
Автори:
Проф. д-р Нешо Чипев е бил Директор на Централната лаборатория по обща екология на БАН, а след това е бил ръководител на Секция „Екосистемни изследвания“ в новоучредения Институт по биоразнообразие и екосистемни изследвания на БАН. Участва в множесгво научни проекти за съвременни изследвания на стрес екологията на черноморски организми. Продължителната им съвместна работа е свързана с изследвания на екологията на черноморски организми и екосистеми.
Проф. д-р Албена Александрова работи в Институт по невробиология на БАН, научно направление „Биологични ефекти на природни и синтетични вещества“ и понастоящем ръководи научна работна група „Свободно радикални процеси“, и също така е ръководител на Център за научна и приложна дейност на Национална спортна академия „Васил Левски“. Провежда научни изследвания в областта на оксидативния стрес, стресогенността на околната среда за здравето на черноморски организми, екосистеми и човека. Продължителната им съвместна работа е свързана с реализация на научни проекти в областта на стрес екологията на черноморската биота.
