Живые организмы Марианской впадины¶
Марианская впадина — глубочайшая котловина Мирового океана, расположенная в западной части Тихого океана к востоку от Марианских островов. Её глубочайшая точка — жёлоб Челленджера — достигает около 10 994 метров ниже уровня моря. На протяжении долгого времени считалось, что на таких глубинах жизнь невозможна из-за экстремального давления (более 1000 атмосфер), отсутствия света, температуры около 1–4 °C и нехватки кислорода. Однако многочисленные экспедиции, начиная с XX века, показали, что экосистема глубоководного дна впадины, хотя и разреженная, достаточно разнообразна.
¶История исследования
Первые свидетельства жизни на дне Марианской впадины были получены в 1875 году во время кругосветного плавания корабля «Челленджер»: из глубины около 7 800 м были подняты образцы фораминифер. В 1899 году батиметрический лот корабля «Тендер» с глубины 9 636 м извлёк живую фораминиферу.
1 января 1960 года батискаф «Триест» с Жаком Пикаром и Доном Уолшем на борту впервые достиг дна жёлоба Челленджера. Учёные наблюдали морских окуней и рачков-амфипод, что стало первым визуальным подтверждением жизни на глубине около 10 900 м. Следующий прорыв произошёл в 1995 году, когда японский необитаемый аппарат «Кайко» собрал образцы грунта и живых организмов с глубины 10 911 м. В 2012 году режиссёр Джеймс Камерон на батискафе «Дипси Челленджер» совершил одиночный погружение и снял первые кадры дна жёлоба Челленджера.
¶Бентосные организмы
Основу глубоководной фауны дна Марианской впадины составляют бентосные беспозвоночные и микроорганизмы.
¶Микроорганизмы
Микробиологические исследования грунтовых проб показали, что бактерии и археи составляют основную биомассу дна. На глубинах свыше 10 000 м обнаружены представители родов Pseudomonas, Marinobacter, Shewanella и другие. Микроорганизмы играют ключевую роль в круговороте веществ, разлагая органические остатки, «опускающиеся» с верхних горизонтов океана (так называемый «морской снег»).
¶Фораминиферы
Одни из наиболее распространённых организмов на дне впадины — бентосные фораминиферы, одноклеточные с известковыми или аглутинированными раковинами. Виды рода Reticulammina и родственные таксоны доминируют на глубинах более 10 000 м. Их раковины формируют основу глубоководных осадков.
¶Амфиподы
Крупнейшие и наиболее заметные животные дна — ракообразные отряда амфипод, род Hirondellea. Эти прозрачные или белёсые рачки длиной до 5 см встречаются в высокой плотности. Они выполняют функцию «санитаров», поедая органические остатки. Hirondellea gigas способна переносить давление более 1000 атмосфер и обладает ферментами, расщепляющими целлюлозу и альгиновую кислоту.
¶Губки и кораллы
На подводных склонах и грядах впадины обнаружены стеклянные губки класса Hexactinellida и глубоководные кораллы, прикреплённые к скальным выходам.
¶Рыбы
Наиболее глубоководные рыбы, зафиксированные в Марианской впадине, — представители семейства морских окуней (Liparidae). В 2017 году в ходе экспедиции на глубине 8 178 м были сняты на видео морские окуни рода Pseudoliparis. Ранее считалось, что глубинный предел обитания рыб составляет около 8 200 м из-за ограничений, связанных с содержанием оксидов триметиламина (ТМАО) в организме — вещества, стабилизирующего белки под давлением. В 2022 году в ходе экспедиции на глубине 8 336 м был обнаружен новый вид морского окуня, описанный как Pseudoliparis swirei (впоследствии переименован). Ниже 8 300–8 400 м позвоночные, по имеющимся данным, не встречаются.
¶Питание и экосистема
В отсутствие фотосинтеза экосистема впадины основана на хемосинтезе и детритном питании. Органика из верхних слоёв океана — «морской снег» — служит главным источником энергии. Дополнительно к ней приурочены «китовые падали» — скелеты китов, опускающиеся на дно, которые образуют локальные островки биоразнообразия, где обитают скопления амфипод, бактерий и беспозвоночных.
На отдельных участках впадины обнаружены микробные маты и колонии хемосинтезирующих бактерий, связанных с микропроявлением метана и сероводорода из осадочных пород.
¶Значение исследований
Изучение организмов Марианской впадины имеет прикладное значение: из их ферментов выделяют белки и энзимы, работающие при экстремальном давлении и низких температурах, что применяется в биотехнологиях и молекулярной биологии. Кроме того, глубоководные организмы служат индикаторами антропогенного загрязнения: в тканях амфипод из впадины обнаружены микропластик и тяжёлые металлы, что свидетельствует о глобальном распространении загрязнений даже в наиболее удалённых районах Мирового океана.
¶Примечания
Источники:
- Журнал Deep-Sea Research
- Материалы экспедиций NOAA
- Публикации в журнале Nature и Proceedings of the Royal Society B
- Отчёты японского агентства JAMSTEC