Вблизи Камчатки обнаружена уникальная глубоководная экосистема, основанная на хемосинтезе

Новости МирТесен

Жизнь в глубинах океана представляется нам, людям, не связанным с водной средой, чем-то инопланетным. В ходе недавней экспедиции морские биологи спустились на дно пятого по глубине Курило-Камчатского желоба. Они прошли сквозь толщу воды, достигающую 9500 метров, и обнаружили там удивительно разнообразные сообщества организмов, использующих хемосинтез как источник энергии. Беспозвоночные организмы, питающиеся благодаря бактериям, окисляющим метан, покрывают тысячи километров дна. Naked Science взяло интервью у одного из участников исследования.

Жизнь на большой глубине затруднена не только из-за огромного давления, к которому различные организмы по-разному адаптировались. Количество пищи, достигающей дна, ограничено – как правило, это затопленные остатки органики, а также останки рыб и китов, обитавших на меньшей глубине. С увеличением глубины доступность съедобных ресурсов уменьшается.

Описанный принцип справедлив для обычной, или, как ее часто называют, фоновой жизни, которая характеризуется гетеротрофами, использующими органические соединения, образовавшиеся в результате фотосинтеза. На глубине около 10 километров, лишенной солнечного света, существует жизнь, получающая энергию иным путем — за счет органических веществ, синтезированных на основе хемосинтеза. Некоторые бактерии и археи обладают способностью к самостоятельному синтезу определенных веществ, используя энергию, получаемую из химических соединений, что отличает этот процесс от фотосинтеза).

Метан является одним из источников энергии. До недавнего времени максимальная зафиксированная глубина, на которой этот газ проникает на дно, составляла 7400 метров и была отмечена в Японском желобе. Выходы метана известны и на дне Курило-Камчатского и Алеутского желобов. Курило-Камчатский по максимальной глубине (она достигает 9717 метров) замыкает топ-5 в Мировом океане. Именно туда отправилась международная команда морских биологов летом 2024 года.

В ходе экспедиции с китайским пилотируемым аппаратом «Фэньдоучжэ» было осуществлено 31 погружение в различных точках желоба. Во время одного из них, на отметке 9533 метра, исследователи, находясь в батискафе, обнаружили большое скопление трубчатых червей, визуально похожее на плотный ворсистый ковер. На этом скоплении обитало значительное количество живых существ, включая полихет, моллюсков и ракообразных. Установлено, что данная экосистема функционирует благодаря процессу хемосинтеза и является самой глубоководной, известной на данный момент. Описание открытия опубликовал журнал Nature.

Ученые задокументировали увиденное на видеозапись, а также собрали образцы грунта, воды и живых организмов. Ранее подобные материалы извлекались из этой местности с использованием тралов, однако это были случайные поиски, тогда как теперь исследователи наблюдали все лично. Обычно такие виды живых существ формируют колонии диаметром в несколько десятков или сотен метров.

«Благодаря этому открытию мы определили места, где можно найти сообщества метановых выходов, и в каждом последующем погружении необходимо было оценивать их наличие и протяженность. Однажды аппарат прошел у дна два километра, а донные сообщества не заканчивались. Колоссальный масштаб полей наблюдался в таких условиях. Затем мы собрали информацию со всех погружений экспедиции, и выяснилось, что протяженность района с метановыми выходами с юга на север составляет 2500 километров. Это значимое открытие, которое существенно корректирует представления о запасах метана на морском дне», — рассказал доктор биологических наук, руководитель Лаборатории донной фауны океана Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН, соавтор исследования Андрей Гебрук.

Несмотря на кажущуюся нелогичность, обнаруженные беспозвоночные используют в качестве источника питания не окружающий метан, а сероводород. Этот газ образуется благодаря бактериям-симбионтам, обитающим в тканях трубчатых червей погонофор. В бескислородной среде бактерии окисляют метан, выходящий на поверхность дна, осуществляя хемосинтез. Определить места выхода метана можно по скоплениям трубчатых червей.

Метан, обнаруженный на такой глубине, является результатом захоронения органических веществ на протяжении миллионов лет. Различные останки животных, органическая взвесь и детрит оседают на дне желоба. Затем их покрывает новый слой. На этой глубине бактерии разлагают скопившиеся отложения, в результате чего образуется метан. При высоком давлении он существует в форме кристаллов, газогидратов. Поскольку желоба — это зачастую зоны субдукции, погружающаяся плита увлекает кристаллический метан вглубь земных недр. Под воздействием давления газогидраты распадаются, и метан высвобождается, просачиваясь к поверхности.

«Обитатели этой экосистемы выделяются тем, что немногие виды могут существовать на таких глубинах. Если же какие-то виды и смогли адаптироваться к таким условиям, то, скорее всего, их можно обнаружить на схожих глубинах в других океанических желобах», – подчеркнул Андрей Гебрук.