Интересным, хотя и, на первый взгляд, странным, обстоятельством является почти точное совпадение процентного состава солей морской воды с составом крови человека. Однако если вспомнить, что первичные формы жизни зародились сотни миллионов лет тому назад в океане, а от них произошли впоследствии высокоорганизованные существа, то такое сходство не будет казаться удивительным.
По своему гидрологическому режиму Черное море резко отличается от других морей. У него сильно опресненный и, следовательно, более легкий поверхностный слой (летом он теплый) лежит на более плотном, соленом нижнем слое. Наличие двух слоев постоянно поддерживается выносом пресных вод из рек и опресненных вод из Азовского моря, а также глубинных (плотных) — из Мраморного. Обмен вод между этими слоями очень слаб. Для чего же нужен этот водообмен? Прежде всего и в основном для распространения кислорода в глубину, для так называемой аэрации глубин. Кислород образуется в поверхностных слоях моря. Вглубь он распространяется путем вертикального водообмена. Там, где нет вертикального движения вод, нет и кислорода в глубинных слоях. Такой случай мы и наблюдаем в Черном море.
Значительный летний перегрев массы воды способствует накоплению тепла на зиму. Большой теплозапас моря, как и любое явление, следует рассматривать многосторонне. Положительно то, что море не замерзает в основной своей части и что оно обогревает зимой берега (климатообразующий фактор). Отрицательным следствием является то, что поверхностные, сильно прогретые воды не могут в значительной степени охладиться за период короткой черноморской зимы. Слабое зимнее охлаждение при условии относительно небольшой солености приводит к очень небольшому увеличению плотности и, следовательно, к незначительному опусканию поверхностных вод (не более 200 метров). В нижних слоях образуется застой воды, туда не проникает кислород с поверхности моря, поэтому там отсутствует и жизнь.
Правда, нельзя сказать, что в Черном море совершенно отсутствует обмен поверхностных вод с глубинными. Гипотеза о таком водообмене была выдвинута профессором В. А. Водяницким и подтверждена другими учеными. Косвенным доказательством наличия вертикального водообмена является то, что с течением времени поверхностные слои моря не опресняются, а глубинные не осолоняются. Советскими учеными были найдены также и прямые доказательства наличия водообмена между слоями. Основные причины его — так называемые поперечные глубинные течения, захватывающие слои до 1000 метров в глубину, а также термическое перемешивание, возникающее вследствие воздействия тепла земной коры и в результате гнилостных процессов у дна. Правда, вертикальные движения в Черном море очень слабы. Подсчитано, что частице воды требуется от 80 до 130 лет, чтобы пройти путь от самых больших его глубин до поверхности. Хотя это срок и не малый, но здесь важен сам факт наличия вертикального движения. Поэтому советские ученые, конечно, не могли согласиться с предложением ряда зарубежных ученых сбрасывать остатки атомных производств в Черное море.
Кроме солей, в морской воде растворено значительное количество газов: кислород, углекислота, сероводород, азот и другие. Чем ниже температура и соленость воды, тем больше газов растворено.
О роли кислорода, растворенного в морской воде, мы уже говорили. Обычно в поверхностных слоях моря содержится 5―10 кубических сантиметров кислорода на литр воды.
Источником сероводорода является разложение остатков водных организмов. Как было установлено полвека тому назад выдающимся русским химиком Н. Д. Зелинским, сероводород в Черном море имеет биохимическое происхождение. Ученый показал, что обитающие в большом количестве в глубинах моря особые бактерии, живущие в бескислородной среде, разлагают трупы животных и растений на ряд более простых химических соединений, которые вступают во взаимодействие с солями морской воды. В результате этой реакции и образуется свободный сероводород. В Черном море, где водообмен практически происходит до глубины 150―200 метров, а на дно постоянно идет «дождь трупов» растительных и животных организмов, содержание сероводорода достигает 7,5 кубического сантиметра на литр воды, а общее количество сероводорода в Черном море составляет миллиард тонн. В течение последних 1―2 тысяч лет это количество сохраняется примерно постоянным. Хотя все время происходит образование сероводорода в глубинах моря, но параллельно с ним идет процесс окисления сероводорода другими бактериями, обитающими на дне и в глубинах Черного моря. Бактерий называют великими тружениками. Их многовековая работа может создать целые острова, например, Багамские острова состоят из углекислого кальция, осаждаемого бактериями. Есть бактерии, поедающие нефть. Нефть давно бы покрыла пленкой все моря и океаны, если бы не эти бактерии. В Черном море железобактерии, образно говоря, создали Керченский полуостров. В течение тысяч лет реки выносили закисное железо, бактерии превращали его в окись железа, которое теперь лежит 20-метровой толщей руд на Керченском полуострове. Есть даже бактерии, которые поедают асфальт. Это уж не труженики, а разрушители.