Жизнь в глубинах океана представляется нам, обитателям суши, чем-то неземным. В ходе недавней экспедиции специалисты по изучению морских организмов спустились на дно пятого по глубине Курило-Камчатского желоба. Они погрузились на глубину 9500 метров и обнаружили удивительно разнообразные сообщества живых существ, использующих хемосинтез как источник энергии. Беспозвоночные организмы покрывают тысячи километров дна, получая питание от бактерий, окисляющих метан. Naked Science взяло интервью у одного из участников исследования.
Жизнь на больших глубинах затруднена не только из-за огромного давления, к которому различные организмы приспосабливаются по-разному. Пища на дно поступает в ограниченном количестве – как правило, это затопленная органика, останки рыб и китов, обитавших на большей глубине. С увеличением глубины количество доступной пищи уменьшается.
Описанный порядок характерен для обычной, или, как ее часто называют, фоновой жизни, которая включает гетеротрофные организмы, потребляющие органические вещества, образовавшиеся в результате фотосинтеза. На глубине около 10 километров, где отсутствует солнечный свет, существует жизнь, получающая энергию иным путем — за счет органических соединений, синтезированных на основе хемосинтеза. Некоторые бактерии и археи обладают способностью к самостоятельному синтезу определенных веществ, при этом они используют энергию, высвобождающуюся в ходе химических реакций, не требуя участия солнечного света (в отличие 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 глубоководным аппаратом «Фэньдоучжэ» исследователи осуществили 31 погружение в различных точках желоба. Во время одного из них, на отметке 9533 метра, специалисты зафиксировали через иллюминаторы батискафа обширные скопления трубчатых червей, визуально похожие на густой ворсистый ковер. На этом субстрате обитало большое разнообразие живых организмов, включая полихет, моллюсков и ракообразных. Установлено, что эта экосистема функционирует благодаря процессу хемосинтеза и является самой глубоководной в мире. Описание открытия опубликовал журнал Nature.
Ученые зафиксировали происходящее на видеозаписи, а также собрали образцы почвы, воды и живых организмов. Ранее в этом районе уже проводились изыскания с использованием тралов, однако тогда это были лишь случайные поиски, тогда как сейчас исследователи наблюдали все лично. Обычно такие животные формируют колонии диаметром в несколько десятков или сотен метров.
«Благодаря этому открытию мы определили места, где можно найти сообщества метановых выходов, и при 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 объединили данные всех погружений экспедиции, и оказалось, что протяженность района с метановыми выходами с юга на север составляет 2500 километров. Это значимое открытие, которое существенно корректирует наше понимание ресурсов 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 странность, обнаруженные беспозвоночные используют для питания не окружающий метан, а сероводород. Этот процесс обеспечивается бактериями-симбионтами, обитающими в тканях погонофор. В отсутствие кислорода эти бактерии окисляют метан, поднимающийся на поверхность донных отложений – это и есть хемосинтез. Обнаружить источники метана возможно только по местам скопления 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 под другую тектоническая плита затягивает кристаллический метан вглубь Земли. Под воздействием давления газогидраты распадаются, и метан высвобождается на поверхность.
«Особый интерес представляет собой эта фауна, поскольку на таких глубинах крайне мало живых организмов. 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.