что такое морской снег и какую роль в бентосных экосистемах он играет

Морской снег – определение и характеристики

Определение морского снега

Морской снег относится к органическим твердым частицам, которые постоянно падают из верхних вод в более глубокие воды океана. Морской снег служит для обеспечения пищи и энергии из продуктивных верхних вод, подвергающихся воздействию солнечного света, морским организмам, которые проживают в более глубоких областях толщи воды. Содержание и обилие морского снега меняется в зависимости от сезона и с колебаниями океанских течений. Во многом это связано с сезонными изменениями света и ресурсов, доступных для организмов в верхнем слое воды.

Характеристики морского снега

Морской снег состоит в основном из органических твердых частиц, полученных из тел фитопланктон, фекалии и разлагающиеся растение материалы. Эти частицы обычно соединяются, образуя более крупные агрегаты, покрытые слизью, созданной бактериями, зоопланктон и фитопланктон вид, По мере того как эти агрегаты опускаются к дну океана, они часто накапливают дополнительные частицы и могут достигать размеров нескольких сантиметров. Поскольку обилие морского снега меняется в зависимости от времени года и обилия питательных веществ в верхних водах, обилие морского снега часто увеличивается во время водоросли цветет (на фото ниже) в результате увеличения роста фитопланктона. Предполагается также, что морской снег участвует в переработке питательных веществ в морской среде. Таким образом, и частицы обеспечивают пищу для организмов, обитающих в глубоких водах, но также помогают разлагать органическое вещество, находящееся на дне океана (например, фекальные массы), с помощью бактериальных видов, которые составляют частицы морского снега.

викторина

1. Что из перечисленного НЕ является особенностью морского снега?A. Морской снег состоит в основном из неорганического вещества.B. Морской снег более обильный в зимние месяцы.C. Морской снег токсичен для организмов, обитающих в более глубоких водах океана.D. Ничто из перечисленного не является особенностью морского снега.

Ответ на вопрос № 1

D верно. Ни один из этих ответов не является признаком морского снега. Морской снег состоит в основном из органических веществ, полученных из организмов, обитающих в поверхностных водах, таких как фитопланктон. Поскольку эти организмы зависят от солнечного света и наличия питательных веществ, в летние месяцы, как правило, в изобилии морской снег. Морской снег является источником пищи для многих организмов, обитающих в более глубоких водах, и, таким образом, является эффективным средством перемещения энергии через толщу воды. Таким образом, морской снег не токсичен для животных, обитающих в более глубоких районах океана.

Источник

В глубоком океане, морской снег это непрерывный поток органических детрит падение из верхних слоев столб воды. Это важное средство экспорта энергия от свет-богатые фотическая зона к афотическая зона ниже, который называется биологический насос. Экспортная продукция это количество органическая материя произведено в океан к основное производство не перерабатывается (реминерализованный) прежде, чем он погрузится в афотическая зона. Из-за роли экспортного производства в океане биологический насос, обычно измеряется в единицах углерод (например. мг C м −2 d −1 Термин впервые был введен исследователем Уильям Биб как он заметил это со своего батисфера. Поскольку происхождение морского снега связано с деятельностью в продуктивной фотической зоне, преобладание морского снега меняется с сезонными колебаниями фотосинтетический деятельность и Океанские течения. Морской снег может быть важным источником пищи для организмов, живущих в афотической зоне, особенно для организмов, обитающих очень глубоко в толще воды.

Содержание

Сочинение

Морской снег состоит из множества в основном органических веществ, включая мертвых или умирающих животных и фитопланктон, протисты, фекалии, песок и прочая неорганическая пыль. Большинство пойманных в ловушку частиц более уязвимы для травоядных, чем в случае свободно плавающих особей. Агрегаты могут образовываться в результате абиотических процессов, то есть балластировки и биотических процессов, то есть экстраполимерных веществ (EPS). [2] Это естественно полимеры выделяется как отходы в основном фитопланктоном и бактерии. Слизь секретно зоопланктон (по большей части сальпы, аппендикуляры, и крылоногие моллюски) также входят в состав морских снежных агрегатов. [3] Эти агрегаты со временем разрастаются и могут достигать нескольких сантиметров в диаметре, путешествуя неделями, прежде чем достичь дна океана.

Морской снег часто образуется во время цветение водорослей. По мере того, как фитопланктон накапливается, он агрегируется или захватывается другими агрегатами, оба из которых ускоряют скорость опускания. На самом деле считается, что скопление и опускание является важным компонентом источников потери водорослей из поверхностных вод. [4] Большинство органических компонентов морского снега потребляются микробы, зоопланктон и других фильтрующих животных в пределах первых 1000 метров пути. Таким образом, морской снег можно считать основой глубоководных мезопелагический и бентосный экосистемы: Поскольку солнечный свет не может достичь их, глубоководные организмы в значительной степени полагаются на морской снег как источник энергии. Небольшой процент материала, не потребляемого на мелководье, включается в мутный «ил», покрывающий дно океана, где он далее разлагается в результате биологической активности.

Морские снежные агрегаты обладают характеристиками, которые соответствуют «гипотезе агрегированного прялки» Голдмана. Эта гипотеза утверждает, что фитопланктон, микроорганизмы и бактерии живут прикрепленными к совокупным поверхностям и участвуют в быстрой рециркуляции питательных веществ. Было показано, что фитопланктон способен поглощать питательные вещества из небольших местных концентраций органического материала (например, фекалии из отдельной клетки зоопланктона, регенерированные питательные вещества в результате разложения органических веществ бактериями). [5] По мере того, как агрегаты медленно опускаются на дно океана, многие обитающие на них микроорганизмы постоянно дышат и вносят большой вклад в микробная петля.

Суммарная динамика

Агрегаты начинаются с коллоидной фракции, которая обычно содержит частицы размером от 1 нм до нескольких микрометров. Коллоидная фракция океана содержит большое количество органического вещества, недоступного для травоядных. Эта фракция имеет гораздо более высокую общую массу, чем фитопланктон или бактерии, но не является легко доступной из-за характеристик размера частиц по отношению к потенциальным потребителям. Коллоидная фракция должна агрегироваться, чтобы быть более биодоступный.

Эффект балластировки

Агрегаты, которые быстрее опускаются на дно океана, имеют больше шансов экспортировать углерод на морское дно. Чем дольше время пребывания в толще воды, тем больше вероятность того, что на вас будут пасти. Агрегаты, образующиеся в областях с высокой запыленностью, могут увеличивать свою плотность по сравнению с агрегатами, образованными без пыли, и эти агрегаты с увеличенным литогенным материалом также коррелируют с потоками POC. [6] Агрегаты, которые способны увеличивать свой балластный эффект, могут делать это только на поверхности океана, поскольку не наблюдалось накопления минералов по мере их движения вниз по толщине воды.

Фрагментация

Микроорганизмы, ассоциированные с частицами

Планктонный прокариоты далее подразделяются на две категории: свободноживущие или связанные с частицами. Два разделяются фильтрацией. Бактерии, ассоциированные с частицами, часто трудно изучать, поскольку агрегаты морского снега часто имеют размер от 0,2 до 200 мкм, а отбор проб часто затруднен. Эти агрегаты являются очагами микробной активности. Морские бактерии являются наиболее многочисленными организмами в агрегатах, за которыми следуют цианобактерии а потом нанофлагеллаты. [10] Агрегаты могут быть обогащены примерно в тысячу раз больше, чем окружающая морская вода. Сезонная изменчивость также может влиять на микробные сообщества морских снежных агрегатов, концентрация которых наиболее высока в летний период. [10]

Как показано на диаграмме, фитопланктон исправить углекислый газ в эвфотическая зона использовать солнечную энергию и производить органический углерод в виде твердых частиц (POC). ВОУ, образующиеся в эвфотической зоне, обрабатываются морские микроорганизмы (микробы), зоопланктон и их потребителей в органические агрегаты (морской снег), который затем экспортируется в мезопелагический (Глубина 200–1000 м) и батипелагические зоны утонув и вертикальная миграция зоопланктоном и рыбой. [11] [12] [13]

Сообщества микробов, образующиеся на агрегатах, отличаются от сообществ в толще воды. Концентрация прикрепленных микробов обычно на несколько порядков больше, чем у свободноживущих микробов. [16] Изолированные бактериальные культуры обладают до 20 раз большей ферментативной активностью в течение 2 часов после прикрепления агрегатов. [10] В темном океане обитает около 65% всех пелагических бактерий и архей (Whitman et al., 1998).

Ранее считалось, что из-за фрагментации сообщества бактерий будут перемещаться по мере продвижения вниз по толщине воды. Как показывают эксперименты, теперь выясняется, что сообщества, которые формируются во время агрегации, остаются связанными с агрегатом, и любые изменения сообщества происходят из-за выпаса скота или фрагментации, а не из-за образования новых бактериальных колоний. [17]

Круговорот углерода

Микросреды

Большие агрегаты могут стать бескислородными, что приведет к анаэробному метаболизму. Обычно анаэробный метаболизм ограничен областями, где он более энергетически благоприятен. Учитывая изобилие денитрифицирующих и сульфатредуцирующих бактерий, считается, что эти метаболические процессы могут развиваться в скоплениях морского снега. В модели, разработанной Бианки и др., Она показывает различные окислительно-восстановительные потенциалы в агрегате. [19]

Подразумеваемое

Из-за относительно длительного времени пребывания океанических термохалинная циркуляция, углерод переносится в виде морского снега в глубокий океан биологический насос может оставаться вне контакта с атмосферой более 1000 лет. То есть, когда морской снег окончательно разложится на неорганические питательные вещества и растворен углекислый газ, они эффективно изолированы от поверхности океана на относительно длительные периоды времени, связанные с циркуляция океана. Следовательно, увеличение количества морского снега, который достигает глубин океана, является основой нескольких геоинженерия схемы для улучшения связывание углерода у океана. Питание океана и удобрение железом стремятся увеличить производство органического материала на поверхности океана с одновременным увеличением количества морского снега, достигающего глубин океана. [20] Эти усилия еще не привели к устойчивому удобрению, которое эффективно выводит углерод из системы.

Повышение температуры океана, прогнозируемый индикатор изменение климата, может привести к снижению образования морского снега из-за повышенной стратификация водяного столба. Усиление стратификации снижает доступность питательных веществ фитопланктона, таких как нитрат, фосфат и кремниевая кислота, и может привести к снижению первичной продукции и, соответственно, морского снега.

Интересны также микробные сообщества, связанные с морским снегом. микробиологи. Недавние исследования показывают, что переносимые бактерии могут обмениваться гены ранее считалось, что это изолированные популяции бактерий, населяющих дно океана. На такой огромной территории могут быть еще не обнаруженные виды, устойчивые к высокому давлению и экстремальным холодам, и, возможно, найдут применение в биоинженерия и аптека.

Источник

В глубоком океане, морской снег это непрерывный поток органических детрит падение из верхних слоев столб воды. Это важное средство экспорта энергия от свет-богатые фотическая зона к афотическая зона ниже, который называется биологический насос. Экспортная продукция это количество органическая материя произведено в океан к основное производство не перерабатывается (реминерализованный) прежде, чем он погрузится в афотическая зона. Из-за роли экспортного производства в океане биологический насос, обычно измеряется в единицах углерод (например. мг C м −2 d −1 Термин впервые был введен исследователем Уильям Биб как он заметил это со своего батисфера. Поскольку происхождение морского снега связано с деятельностью в продуктивной фотической зоне, преобладание морского снега меняется с сезонными колебаниями фотосинтетический деятельность и Океанские течения. Морской снег может быть важным источником пищи для организмов, живущих в афотической зоне, особенно для организмов, обитающих очень глубоко в толще воды.

Содержание

Сочинение

Морской снег состоит из множества в основном органических веществ, включая мертвых или умирающих животных и фитопланктон, протисты, фекалии, песок и прочая неорганическая пыль. Большинство пойманных в ловушку частиц более уязвимы для травоядных, чем в случае свободно плавающих особей. Агрегаты могут образовываться в результате абиотических процессов, то есть балластировки и биотических процессов, то есть экстраполимерных веществ (EPS). [2] Это естественно полимеры выделяется как отходы в основном фитопланктоном и бактерии. Слизь секретно зоопланктон (по большей части сальпы, аппендикуляры, и крылоногие моллюски) также входят в состав морских снежных агрегатов. [3] Эти агрегаты со временем разрастаются и могут достигать нескольких сантиметров в диаметре, путешествуя неделями, прежде чем достичь дна океана.

Морской снег часто образуется во время цветение водорослей. По мере того, как фитопланктон накапливается, он агрегируется или захватывается другими агрегатами, оба из которых ускоряют скорость опускания. На самом деле считается, что скопление и опускание является важным компонентом источников потери водорослей из поверхностных вод. [4] Большинство органических компонентов морского снега потребляются микробы, зоопланктон и других фильтрующих животных в пределах первых 1000 метров пути. Таким образом, морской снег можно считать основой глубоководных мезопелагический и бентосный экосистемы: Поскольку солнечный свет не может достичь их, глубоководные организмы в значительной степени полагаются на морской снег как источник энергии. Небольшой процент материала, не потребляемого на мелководье, включается в мутный «ил», покрывающий дно океана, где он далее разлагается в результате биологической активности.

Морские снежные агрегаты обладают характеристиками, которые соответствуют «гипотезе агрегированного прялки» Голдмана. Эта гипотеза утверждает, что фитопланктон, микроорганизмы и бактерии живут прикрепленными к совокупным поверхностям и участвуют в быстрой рециркуляции питательных веществ. Было показано, что фитопланктон способен поглощать питательные вещества из небольших местных концентраций органического материала (например, фекалии из отдельной клетки зоопланктона, регенерированные питательные вещества в результате разложения органических веществ бактериями). [5] По мере того, как агрегаты медленно опускаются на дно океана, многие обитающие на них микроорганизмы постоянно дышат и вносят большой вклад в микробная петля.

Суммарная динамика

Агрегаты начинаются с коллоидной фракции, которая обычно содержит частицы размером от 1 нм до нескольких микрометров. Коллоидная фракция океана содержит большое количество органического вещества, недоступного для травоядных. Эта фракция имеет гораздо более высокую общую массу, чем фитопланктон или бактерии, но не является легко доступной из-за характеристик размера частиц по отношению к потенциальным потребителям. Коллоидная фракция должна агрегироваться, чтобы быть более биодоступный.

Эффект балластировки

Агрегаты, которые быстрее опускаются на дно океана, имеют больше шансов экспортировать углерод на морское дно. Чем дольше время пребывания в толще воды, тем больше вероятность того, что на вас будут пасти. Агрегаты, образующиеся в областях с высокой запыленностью, могут увеличивать свою плотность по сравнению с агрегатами, образованными без пыли, и эти агрегаты с увеличенным литогенным материалом также коррелируют с потоками POC. [6] Агрегаты, которые способны увеличивать свой балластный эффект, могут делать это только на поверхности океана, поскольку не наблюдалось накопления минералов по мере их движения вниз по толщине воды.

Фрагментация

Микроорганизмы, ассоциированные с частицами

Планктонный прокариоты далее подразделяются на две категории: свободноживущие или связанные с частицами. Два разделяются фильтрацией. Бактерии, ассоциированные с частицами, часто трудно изучать, поскольку агрегаты морского снега часто имеют размер от 0,2 до 200 мкм, а отбор проб часто затруднен. Эти агрегаты являются очагами микробной активности. Морские бактерии являются наиболее многочисленными организмами в агрегатах, за которыми следуют цианобактерии а потом нанофлагеллаты. [10] Агрегаты могут быть обогащены примерно в тысячу раз больше, чем окружающая морская вода. Сезонная изменчивость также может влиять на микробные сообщества морских снежных агрегатов, концентрация которых наиболее высока в летний период. [10]

Как показано на диаграмме, фитопланктон исправить углекислый газ в эвфотическая зона использовать солнечную энергию и производить органический углерод в виде твердых частиц (POC). ВОУ, образующиеся в эвфотической зоне, обрабатываются морские микроорганизмы (микробы), зоопланктон и их потребителей в органические агрегаты (морской снег), который затем экспортируется в мезопелагический (Глубина 200–1000 м) и батипелагические зоны утонув и вертикальная миграция зоопланктоном и рыбой. [11] [12] [13]

Сообщества микробов, образующиеся на агрегатах, отличаются от сообществ в толще воды. Концентрация прикрепленных микробов обычно на несколько порядков больше, чем у свободноживущих микробов. [16] Изолированные бактериальные культуры обладают до 20 раз большей ферментативной активностью в течение 2 часов после прикрепления агрегатов. [10] В темном океане обитает около 65% всех пелагических бактерий и архей (Whitman et al., 1998).

Ранее считалось, что из-за фрагментации сообщества бактерий будут перемещаться по мере продвижения вниз по толщине воды. Как показывают эксперименты, теперь выясняется, что сообщества, которые формируются во время агрегации, остаются связанными с агрегатом, и любые изменения сообщества происходят из-за выпаса скота или фрагментации, а не из-за образования новых бактериальных колоний. [17]

Круговорот углерода

Микросреды

Большие агрегаты могут стать бескислородными, что приведет к анаэробному метаболизму. Обычно анаэробный метаболизм ограничен областями, где он более энергетически благоприятен. Учитывая изобилие денитрифицирующих и сульфатредуцирующих бактерий, считается, что эти метаболические процессы могут развиваться в скоплениях морского снега. В модели, разработанной Бианки и др., Она показывает различные окислительно-восстановительные потенциалы в агрегате. [19]

Подразумеваемое

Из-за относительно длительного времени пребывания океанических термохалинная циркуляция, углерод переносится в виде морского снега в глубокий океан биологический насос может оставаться вне контакта с атмосферой более 1000 лет. То есть, когда морской снег окончательно разложится на неорганические питательные вещества и растворен углекислый газ, они эффективно изолированы от поверхности океана на относительно длительные периоды времени, связанные с циркуляция океана. Следовательно, увеличение количества морского снега, который достигает глубин океана, является основой нескольких геоинженерия схемы для улучшения связывание углерода у океана. Питание океана и удобрение железом стремятся увеличить производство органического материала на поверхности океана с одновременным увеличением количества морского снега, достигающего глубин океана. [20] Эти усилия еще не привели к устойчивому удобрению, которое эффективно выводит углерод из системы.

Повышение температуры океана, прогнозируемый индикатор изменение климата, может привести к снижению образования морского снега из-за повышенной стратификация водяного столба. Усиление стратификации снижает доступность питательных веществ фитопланктона, таких как нитрат, фосфат и кремниевая кислота, и может привести к снижению первичной продукции и, соответственно, морского снега.

Интересны также микробные сообщества, связанные с морским снегом. микробиологи. Недавние исследования показывают, что переносимые бактерии могут обмениваться гены ранее считалось, что это изолированные популяции бактерий, населяющих дно океана. На такой огромной территории могут быть еще не обнаруженные виды, устойчивые к высокому давлению и экстремальным холодам, и, возможно, найдут применение в биоинженерия и аптека.

Источник

В царстве морских огурцов и органического снега: кто живет на дне океана и почему мы почти ничего о них не знаем

Ученые обнаружили длиннейшее морское существо, самое черное животное в мире, новый вид гигантского родственника мокриц. Когда читаешь подобные новости, понимаешь, почему океанические глубины манят исследователей как магнит. Ведь этот регион Земли дает современным зоологам едва ли не последнюю надежду почувствовать себя первопроходцем и сделать по-настоящему крупные открытия. Биолог Евгений Щербаков рассказывает о том, как трупы китов становятся прибежищем для множества необычных биологических видов, что такое «органический снег» и почему разработка марганцевых руд и нефтяных месторождений уже начинает угрожать экосистемам морского дна.

Неисследованная планета

Людям свойственен «поверхностный шовинизм». Как вид мы появились на поверхности и адаптированы к ней. Здесь мы живем, размножаемся, строим общество и добываем большую часть еды — а то, что всё-таки добывается нами в море, происходит из прибрежных и поверхностных вод. Неудивительно, что человеческая наука биология задумалась о глубоком дне морском далеко не сразу, а всерьез изучать его начала лишь в конце XIX века.

Даже метафора «горы наоборот» по отношению к местному рельефу не до конца отражает ситуацию, ведь здесь, наряду с «антигорами» — океаническими впадинами, возвышаются и самые обыкновенные горы.

И на тех, и на тех есть свои виды-эндемики, чье распространение ограничено колоссальными барьерами иных условий среды — абиссальными зонами. О последних и пойдет речь.

Мировая карта абиссали (закрашена серым). Номерами обозначены крупнейшие равнины. Источник: I.G. Priede. Deep-Sea Fishes

Тут, пожалуй, стоит сделать отступление и напомнить, как вообще выделяют районы океанического дна. Это выделение зависит от подразделения на зоны находящейся над дном толщи воды, а эти зоны, в свою очередь, выделяются на основании проникающего в них количества света и температуры воды. Так, на континентальном шельфе ниже линии максимального отлива лежит сублитораль, еще ниже — батиаль, куда солнечный свет уже не доходит. Когда температура переходит границу в 4 °С (обычно на глубине трех-четырех километров), начинается абиссаль. Наконец, изолированные океанические желоба на глубине свыше шести километров являются укромными «королевствами» ультраабиссали.

Биолог Национального университета Сингапура держит Bathynomus raksasa, новый вид гигантского изопода. Источник: National University of Singapore

Сравнение дна океана с поверхностью другой планеты оправдано по многим причинам, и не только из-за площади. Мало того, что условия жизни здесь во всем отличаются от поверхности — о функционировании здешних экосистем мы часто имеем самое смутное представление. Почти каждый человек слышал о коралловых рифах прибрежных вод и о бурлящих жизнью гидротермальных источниках на глубинах свыше двух километров — всё-таки обнаружение последних было одним из самых громких открытий биологии XX века. Но постепенно приходит понимание, что разнообразие и своеобразие фауны других донных биоценозов не менее впечатляющее, просто изучать его по тем или иным причинам немного сложнее.

Иллюзия пустыни

Абиссальные зоны — это крупнейшие биотопы Земли, покрывающие более половины площади всей нашей планеты. Несмотря на это, их существование было осознано лишь в 1947 году, когда знания о профиле дна достигли определенного уровня. Из-за своего размера они являются экосистемами, крайне важными для понимания взаимодействия разных оболочек планеты между собой. Однако их биоразнообразие и плотность организмов вплоть до относительно недавнего времени, мягко говоря, не были оценены по достоинству, что существенно задержало их зоологическое исследование. Представлялось, что по большому счету это подводные пустыни. Поводов так считать было несколько, и все они выглядят вполне логичными. Отсутствие света приводит к отсутствию собственной продукции органики и кислорода, содержание которого в воде почти целиком зависит от его начальной концентрации. А поскольку вода здесь крайне спокойная, ее придонные слои могут и вовсе лишиться кислорода даже при его умеренном потреблении.

Читайте также

Моря без кислорода, cети-призраки и снесенные рифы. Как рыболовство и аквакультура разрушают экосистемы океанов Это не коралл, не губка и, в общем-то, даже не предмет зоологии, но тем не менее одно из самых поразительных сокровищ Бездны. На фото — представитель группы Xenophyophorea из типа фораминифер, родственников амеб. Да-да, это одноклеточное простейшее! Размеры некоторых клеток-особей рода Syringammina, который живет и в российских морях, достигают 30 сантиметров! Ксенофиофоры довольно обильны на абиссальных равнинах и, по-видимому, играют там важную экологическую роль. Источник: «Википедия»

Здесь также очень холодно, а фактически единственный возможный источник еды — это «снегопад», который медленно опускается сверху и состоит из органических частиц. Это остатки мертвого поверхностного планктона, экскременты животных и снос органики с континентов, а точнее, то из всего перечисленного, что не успели съесть другие морские обитатели, живущие ближе к поверхности. Этот «органический снег» крайне разрежен и не только дает мало потенциальной пищи, но и создает дополнительную проблему. За тысячи лет эти частицы, несмотря на их низкую плотность, всё же образуют отложения толщиной в несколько сот метров, а то и в километр! Иными словами, поверхность здесь мягкая, и колониальным животным, по сути, не за что зацепиться. Таким образом, популярный в недавнем прошлом образ абиссального дна — это бесконечная ровная поверхность толстого «ила», холодная и бедная кислородом, где «не должно» быть ничего живого.

Однако начиная со второй половины XX века, когда в результате технического прогресса количество наблюдений и исследованных мест увеличилось на порядки, зоологи стали подмечать расхождения с этим теоретическим образом.

Оказалось, что абиссаль, хоть и выглядит пустовато при беглом взгляде, демонстрирует неожиданно высокое биоразнообразие.

Поскольку базовым кормом является упавший сверху «органический снег», самыми заметными «травоядными» обитателями абиссали являются морские огурцы из отряда Elasipodida, поглощающие его в огромных количествах. Это идеальные виды — индикаторы экологического здоровья абиссали и в некоторой степени «экосистемные инженеры». Правда, их интересы противоположны интересам более мелких животных, живущих прямо в «снегу». Пришествие стад всё пожирающих голотурий для последних — локальная катастрофа. Источник: Ocean Networks Canada

Почти все элазиподиды умеют не только ползать, но и плавать, чтобы сменить пастбище или убежать от хищника. Род Enypniastes эволюционировал еще дальше в этом направлении: благодаря плавникам он способен подниматься на один километр над дном. А еще его кишечник биолюминесцирует (светится) прямо сквозь тело. За необычный для морского огурца облик его наградили самыми разными прозвищами, от «испанского танцора» до «безголового цыпленка-монстра». Источник: NOAA Office of Ocean Exploration and Research

На некоторых участках можно встретить более 200 видов только крупных и среднего размера животных на нескольких квадратных километрах, что для морской фауны вполне приличная цифра. Что еще интереснее, более 80 % организмов, а кое-где и более 90 %, извлеченных из абиссальных экосистем, оказываются новыми для науки. Что же поддерживает там такое разнообразие?

Может быть интересно

Бактерии, растения, люди: как живые организмы научились дышать кислородом и создали нефть Абиссальные морские огурцы разнообразны по внешнему виду, причем большинство довольно крупные. Лишь для немногих, например для изображенного на фото Psychropotes longicauda, известен жизненный цикл: пелагическая (обитающая в толще воды) личинка похожа на головастика с длинным и мощным хвостовым плавником; хвост сохраняется у взрослых, но приобретает какую-то иную, пока неизвестную функцию. Источник: Craig Smith; Sarah Keartes Рыбы представляют вершину местной пищевой цепочки, но и они предпочитают экономить энергию. Рыба-тренога (Bathypterois grallator) может произвести впечатление статуи, абсолютно неподвижно стоящей на тонких плавниках в ожидании жертвы. Нет большего контраста с ее же мальком (нижнее фото), похожим на бабочку и активно передвигающимся в поисках пищи. Треноги наблюдались аппаратами на глубинах свыше пяти километров, хотя они куда больше похожи внешне на привычных нам рыб, чем многие другие виды абиссали. А вот наводящие на людей ужас удильщики в основном встречаются ближе к поверхности, в батиали. Источник: Fishes of Australia; Michael Patrick O’Neil

Этюд для кита и металла

Как выяснилось, монотонная поверхность не такая уж и монотонная. Ведь сверху даже на самое глубокое дно много чего падает: бревна, скорлупа кокосовых орехов, корабли, пластиковый мусор. Эти предметы создают на абиссальной равнине неоднородности — места обитания для оппортунистических организмов. Немного другой микроклимат, защита от хищников — и вот упавшая столовая ложка становится целой «коммуналкой». Предельным и важнейшим случаем создания таких неоднородностей является китопад.

Многие виды, обнаруженные на останках китов, чрезвычайно узкоспециализированы, не встречаются в океане более нигде, и до сих пор остается загадкой, как они находят свежие трупы. Труп не обязательно должен быть китом, это может быть акула или даже аллигатор, но на них вырастают куда более бедные сообщества.

Китов можно сравнить с садовниками, создающими собственными телами на дне райские сады, связывая поверхность и Бездну.

Но сады эти столь отличаются от «обычной» абиссали, что их скорее можно считать полуавтономными «экосистемами в экосистеме».

Процесс смены видов на отдельно взятом трупе кита. Источник: Craig Smith

Когда появилась техническая возможность сканировать абиссаль эхолотом и радаром, обнаружили, что и сама поверхность не совсем однородная. Далеко не везде это ил. Огромные, хотя и довольно локализованные, площади абиссали неожиданно оказались покрыты металлами! Не сплошной рудой, конечно, но часто расположенными крупными кусками — железомарганцевыми конкрециями, содержащими, помимо марганца и железа, также кобальт, никель и множество других металлов. До сих пор ученым достоверно не известны ни механизм их появления, ни скорость роста. Зато точно известно, сколь много возможностей они дают сидячим и колониальным организмам вроде губок и полипов — ведь это та самая «твердая почва», за которую можно зацепиться!

Читайте также

Получается, что на конкрециях, выходах скал и у подножия гор основную биомассу образуют сидячие фильтраторы и сидячие же хищники, в то время как на иловых равнинах тон задают активно передвигающиеся хищники и поедатели детрита. В XXI веке зоологи обнаружили полную ошибочность ранних представлений об абиссали как о бесконечном однообразии.

Одни из красивейших организмов абиссали, растущие на конкрециях и скалистых выходах, — стеклянные губки (Hexactinellida), названные так за будто сделанный из стекла скелет феноменально сложной конструкции. Стеклянные губки — любимые объекты биоников и медиков, видящих в их изучении богатый потенциал практических изобретений. Источник: NOAA Актиния Relicanthus daphneae, сфотографированная на глубине 4,1 километра. Будучи хищником и обладая щупальцами в три метра длиной, этот экземпляр прикрепился к губке, в свою очередь, растущей на железомарганцевой конкреции. Последовательность ДНК этого организма столь сильно отличается от остальных актиний, что совсем недавно шли жаркие споры о целесообразности выделения его в особый отряд кораллов. Источник: Amon et al. 2016

Наконец, абиссальные биотопы могут быть богаты даже не вопреки, а благодаря своему климату. Это царство стабильности и постоянства, лишенное сезонов, перепадов давления и температуры — в общем, идеальное место для того, чтобы, живя крайне неторопливо, постепенно всё больше специализироваться в какой-то узкой нише, ведь кризисов нет, зато есть «безусловный базовый доход».

Внезапно напрашивается аналогия с богатейшими тропическими дождевыми лесами, хотя, казалось бы, невозможно представить две более отличающиеся друг от друга экосистемы. Но в экваториальных лесах климат также отличается стабильностью, а сезонные изменения сильно приглушены, что, согласно тому же взгляду на видообразование, позволяет адаптивной эволюции выйти на первый план. Впрочем, возможно, абиссальные равнины вовсе не так стабильны во времени, как мы о них думаем: уже появляются свидетельства изменений состава фауны на масштабах в тысячи лет, коррелирующих с ледниковыми циклами.

Хрупкая Aqua Incognita

Почему же абиссаль так долго позволяла нам обманывать самих себя? Всё дело в технике. Во время глубочайшего когда-либо осуществленного дайва с легким водолазным снаряжением человек достиг отметки 332 метра, разумеется, чтобы сразу ее покинуть. Даже военные подлодки на протяжении XX века не могли погружаться глубже 750 метров, а специализированные пилотируемые аппараты вроде «Триеста» и «Миров» были большой экзотикой. И только с развитием беспилотных подводных аппаратов (UUV, ROV), способных с помощью манипуляторов брать пробы грунта и биологические экземпляры на глубинах вплоть до шести километров, абиссаль, наконец, начала по-настоящему раскрываться перед исследователями.

Xenoturbella profunda. Источник: MBARI

Интерес зоологов к дну Мирового океана многогранен, и открытие новых классов или даже типов животных вкупе с перекраиванием родословного древа последних составляет немалую долю этого интереса, поскольку не представляется такой уж фантастикой. Иногда надежды на это оправдываются. Так, в 2016 году открытие в глубоком море новых, гигантских видов загадочных организмов ксенотурбелл (Xenoturbella), напоминающих плоских червей, позволило разрубить гордиев узел гипотез о взаимном родстве двусторонне-симметричных животных, а в самих ксенотурбеллах — опознать их примитивных родственников.

Dendrogramma enigmatica. Источник: Just et al. 2014

Может быть интересно

Экспедиции по изучению абиссали проводятся в рамках многочисленных, но узконаправленных проектов, рождение и поддержка каждого из которых является продуктом сложной паутины научно-исследовательских институтов (ответственных за собственно исследования и выдающих конечный продукт), государственных агентств и неправительственных организаций, кооперирующихся в разных комбинациях.

Государства, которые заинтересованы именно в биологических исследованиях столь больших глубин и имеют для этого возможности, можно пересчитать по пальцам. В первую очередь это США, Великобритания и Япония.

Существует также небольшое число межправительственных организаций, время от времени финансирующих глубоководные исследования, таких как Атлантический альянс по исследованию океана (AORA) и Международный орган по морскому дну (ISA). Последний недавно профинансировал одно из самых всесторонних обследований участка морского дна в Тихом океане — проект ABYSSLINE.

Однако такие крупные организации часто заинтересованы в первую очередь в экономическом выходе от научных исследований. Кроме того, альянсы и регуляторы сами не владеют научными судами, а арендуют их у государств под конкретные проекты. Парадоксально, но вопреки требованиям времени и науки ситуация с государственными научными флотами только ухудшается, корабли устаревают и списываются. Так, американский научный флот с 2005 года сократился на 40 %, и далеко не все оставшиеся суда способны исследовать абиссальные зоны. В результате конкретная научная группа может ждать возможности исследовать «свой» участок дна многие годы.

На этом фоне заметными игроками на поле глубоководных исследований стали отдельные филантропы, владеющие миллиардными состояниями. Фонды Альфреда Слоуна, Венди и Эрика Шмидт и ряда других миллиардеров в последние годы занимались организацией и финансированием крупнейших зоологических проектов, основанием новых научных институтов и постройкой суперсовременных научных судов. И всё же в силу объективных трудностей нельзя сказать, что исследования абиссали ведутся широким фронтом.

Спуск на воду REV Ocean, крупнейшего в мире исследовательского судна, построенного на частные средства. Источник фото: REV Ocean

К сожалению, как и многие другие экосистемы, абиссаль не защищена от негативного воздействия человечества даже своей глубиной. Крестовый поход ученых на непознанные абиссальные экосистемы начался одновременно с геологическими изысканиями крупных компаний. Помните железомарганцевые конкреции? Только в них запасы марганца составляют не менее 300 млрд тонн. А ведь есть еще нефть и газ, косяки важных в промысловом отношении рыб, и всё это — у самой поверхности дна. С последствиями тралов, оставляющих после себя самую настоящую пустыню, и нефтяных разливов, превращающих питательный глубоководный «снег» в глубоководную «грязь», морские биологи, увы, уже столкнулись. Пока что на стороне глубокого морского дна — его гигантская площадь. Но надолго ли? При чтении предупреждений ученых сама собой напрашивается еще одна аналогия абиссальных равнин с тропическими лесами — и те и другие уничтожаются индустрией быстрее, чем мы успеваем их изучить.

Источник