На глубине десяти километров океан кажется почти отдельной планетой. Здесь нет солнечного света, давление превышает атмосферное примерно в тысячу раз, температура близка к точке замерзания, а пища поступает крайне нерегулярно. И всё же на отвесных скалах самых глубоких океанических впадин исследователи обнаружили необычайно плотные сообщества организмов. Самое удивительное выяснилось позже: часть их пищи когда-то могла лететь по воздуху над далёкими лесами.
Необычные образования получили название «каменные перья», или shirong. Они свешиваются со скальных поверхностей и действительно могут напоминать тонкие перистые структуры. Но перед нами не растения и не многоклеточные животные. Их строят агглютинированные фораминиферы — одноклеточные организмы, способные создавать защитные оболочки из окружающих минеральных частиц.
Фораминифера собирает крошечные фрагменты осадочного материала и соединяет их органическим цементом. Получается своеобразный дом, построенный из того, что буквально лежит вокруг. Такая стратегия известна давно, но масштаб обнаруженных хадальных сообществ оказался неожиданным.
Международная команда в рамках Глобальной программы исследования хадальной зоны изучила твёрдые субстраты в семи регионах Океании на глубинах примерно от 9000 до 10 898 метров. На некоторых поверхностях плотность «каменных перьев» достигала около 4300 особей на квадратный дециметр. Для мира, который долго представлялся почти безжизненной каменной пустыней, это чрезвычайно высокая концентрация.
Раньше существовало логичное объяснение того, откуда столь глубокая экосистема может получать энергию. На океанском дне известны сообщества, практически независимые от солнечного света. Их основу составляет хемосинтез: микроорганизмы получают энергию из химических соединений, а вокруг них возникают целые экосистемы.
Но анализ «каменных перьев» не подтвердил такую картину. Метагеномные данные не выявили у доминирующих форм известных хемосинтетических симбионтов. Не обнаружили исследователи и характерного сообщества организмов, которое обычно сопровождает глубоководные хемосинтетические экосистемы.
Ответ оказался одновременно проще и удивительнее. Внутри нескольких видов фораминифер нашли пыльцевые зёрна сосен. Причём они находились на разных стадиях переваривания. Это важная деталь: пыльца не просто случайно прилипла к поверхности организмов, а, судя по наблюдениям, действительно использовалась как пищевой материал.
Возникает почти невероятный маршрут. Пыльцевое зерно образуется на дереве, переносится ветром, попадает в океан, путешествует вместе с течениями и частицами органического вещества, постепенно опускается вниз и в конечном итоге оказывается на глубине около десяти километров, где его поглощает одноклеточный организм.
Некоторая пыльца способна преодолевать более 1500 километров до попадания в глубоководную систему. Таким образом, экосистема вечной тьмы оказывается связана с процессами, происходящими на поверхности и даже на далёкой суше.
Почему органическое вещество вообще концентрируется на такой огромной глубине? Ответ частично заключён в форме океанических желобов. Хадальные впадины напоминают гигантские V-образные воронки. Частицы, падающие на их склоны, могут перемещаться вниз вместе с осадками и мутьевыми потоками.
Вместо того чтобы равномерно рассеиваться по океанскому дну, часть органики постепенно концентрируется в самых глубоких областях. Поэтому хадальная впадина парадоксальным образом может оказаться не пищевой пустыней, а ловушкой для вещества, поступающего с огромной площади океана.
Однако жизнь непосредственно на дне такой воронки связана с другой проблемой. Потоки осадка способны буквально похоронить неподвижный организм. «Каменные перья», похоже, нашли необычное решение: они особенно успешно заселяют вертикальные скальные поверхности.
Там вероятность оказаться погребёнными значительно ниже. Организмы прикрепляются к породе и свешиваются вниз, что может одновременно защищать их от накопления осадка и помогать перехватывать переносимые водой органические частицы. Их необычная форма оказывается не украшением, а возможным приспособлением к жизни в крайне динамичной среде.
Эта находка заставляет пересмотреть привычное представление о пищевой цепи глубокого океана. Даже на глубине, куда солнечный луч никогда не проникнет, энергия фотосинтеза продолжает работать косвенно. Растение на суше использует солнечный свет, производит органическое вещество, его частицы попадают в океан, а затем спустя долгое путешествие становятся пищей организма в одной из самых глубоких точек Земли.
Важен здесь не только биологический курьёз. Исследователи оценили вклад сидячих агглютинированных фораминифер примерно в 2–11% всей эукариотической углеродной биомассы глобальной хадальной зоны. Для группы организмов, роль которой в подобных экосистемах прежде существенно недооценивалась, это большая величина.
Углерод постоянно перемещается между атмосферой, сушей и океаном. Фитопланктон связывает углекислый газ, организмы поедают друг друга, частицы мёртвого вещества опускаются вниз. Часть углерода возвращается в окружающую среду, другая часть переносится в глубины и может надолго оказаться связанной в донных отложениях.
Этот вертикальный перенос называют биологическим углеродным насосом. Обычно основное внимание уделяется верхним слоям океана и глубокой открытой воде. Новое исследование показывает, что хадальные желоба способны быть активными конечными узлами этого гигантского транспортного механизма.
Причём связь оказывается не только вертикальной. Углерод может прийти из наземной экосистемы, переместиться через атмосферу, попасть в океан, пройти сотни или тысячи километров по горизонтали, а затем опуститься почти на максимальную глубину Мирового океана.
В этом смысле пыльцевое зерно внутри фораминиферы становится удивительно наглядным свидетельством планетарной взаимосвязанности. Между лесом и глубоководным желобом нет очевидной экологической связи, если смотреть на них как на отдельные места. Но круговорот вещества превращает их в части одной системы.
Важно и то, что открытие не означает, будто все организмы хадальной зоны питаются пыльцой или что хемосинтез там не играет роли. Глубоководные экосистемы разнообразны. Результат касается конкретных обнаруженных сообществ и показывает, что для них прежнее хемосинтетическое объяснение оказалось недостаточным.
Есть здесь и более общий урок для исследования экстремальной жизни. Чем удалённее кажется среда, тем сильнее соблазн рассматривать её как самостоятельный мир со своими независимыми источниками энергии. Но даже самая глубокая точка океана остаётся частью Земли.
На поверхности меняются леса, океаническая продуктивность и потоки органического вещества — и последствия этих изменений теоретически способны распространяться до хадальных глубин. Это означает, что понимание глубоководной экологии невозможно полностью отделить от процессов наверху.
«Каменные перья» поэтому интересны не только своей внешностью или рекордной глубиной. Они показывают, насколько длинной может быть цепочка, связывающая источник энергии с её конечным потребителем. Солнечный свет не достигает этих организмов, но продукты мира, существующего благодаря солнечному свету, достигают.
И, возможно, именно это наиболее удивительно. На глубине почти 11 километров жизнь существует не вопреки удалённости от поверхности, а отчасти благодаря связи с ней. Пыльца, падающая с далёких деревьев, превращается в маленькую химическую посылку, которая после невероятного путешествия достигает одного из самых недоступных мест планеты. Граница между поверхностью и бездной оказывается значительно менее абсолютной, чем кажется.
- Понравилось: 17
А затем «Добавить на главный экран». 