Исследователи из Океанографического института Шмидта совершили несколько экспедиций к берегам Коста-Рики, где с помощью дистанционно управляемого аппарата, способного погружаться на глубины до 4,5 км, обнаружили ранее не изученные подводные геотермальные источники с уникальной экосистемой. В ходе работ были открыты 4 новых вида глубоководных осьминогов, включая названный в честь подводной горы дорадо. Это важный шаг вперёд на пути к изучению глубоководного мира. Учёные зафиксировали несколько «детских садов» осьминогов и скатов возле гидротермальных источников. Открытия позволили расширить знания об обитателях этих малоизученных глубин и подтвердили важность защиты таких уникальных экосистем.
О чём мы не знаем?
В глубоководных зонах Мирового океана, которые долгое время считались мертвенно-тихими, скрыта удивительная по своему разнообразию жизнь. Несмотря на экстремальные условия высокого давления и низкой температуры, на скалистом дне и вокруг гидротермальных источников процветают совершенно уникальные экосистемы, населённые редкими видами рыб, осьминогов, кальмаров, крабов и моллюсков, приспособившимися к таким условиям. Однако эти формы жизни до сих пор остаются сравнительно малоизученными, поскольку исследование глубоководной среды сопряжено со сложностями. Тем не менее, мониторинг, анализ экологических взаимосвязей и чувствительности к изменениям имеет исключительную научную ценность для понимания функционирования всей планетарной экосистемы.
Мировой океан до сих пор хранит множество тайн, и одной из самых больших остаётся то, какие формы жизни могут быть найдены на самых глубоких просторах. Несмотря на то, что некоторые участки дна материкового шельфа, подводных хребтов и вулканов уже исследованы, огромная часть глубоководной среды остается практически неизведанной из-за сложности проведения исследований на серьёзных глубинах. Возможно, там скрываются целые экосистемы, населенные неизвестными науке видами организмов, приспособившимися к крайним условиям окружающей среды. Каждая новая экспедиция приближает нас к раскрытию загадок морских глубин и открытию форм жизни, о существовании которых мы даже не подозревали.
На чём сконцентрировались учёные?
Одними из наиболее перспективных для науки зон глубоководного моря оказались участки вокруг низкотемпературных гидротермальных источников. Эти источники, формирующиеся на дне океана в результате подводной вулканической активности, создают оазисы повышенной температуры и концентрации химических элементов, что привлекает особую биоту. Вблизи источников с минеральными выходами расселяются редкие виды бактерий, водорослей и животных, приспособившихся получать пищу в таких условиях. Изучение настолько необычных сообществ позволяет расширить знания о принципах функционирования глубоководных экосистем и адаптации к экстремальным условиям. Продолжающиеся исследования обещают обнаружить ещё много новых интересных форм жизни вокруг геотермальных источниках.
Почему это важно?
Глубоководные биосистемы представляют огромный интерес для науки, поскольку в них проявляются уникальные эволюционные механизмы адаптации живых организмов к крайне неблагоприятным условиям существования. При высоком давлении и низких температурах на больших глубинах сформировались сообщества, основанные не на солнечной энергии, а на специфическом синтезе вокруг гидротермальных источников. Здесь обитают редкие виды осьминогов, рыб, кальмаров, крабов и других животных, приспособившиеся выживать в темноте. Изучая такие необычные системы, ученые расширяют понимание фундаментальных законов эволюции и функционирования биосферы. Кроме того, глубоководные экосистемы являются индикаторами глобальных изменений климата и нуждаются в охране. И по этой причине тоже на них надо обращать внимание.
Многообразие функционирующих на глубоких уровнях океана уникальных экосистем несет большой потенциал для развития науки и практических технологий. Изучая приспособленность глубоководных организмов к экстремальным условиям, ученые получают ценные сведения об эволюционных механизмах и могут вдохновиться для создания новых материалов и приборов. Бактерии, обитающие возле гидротерм, уже помогли создавать лекарства, а их жизнедеятельность раскрывает принципы функционирования биосферы в целом.
Кроме того, глубоководные экосистемы содержат ценные полезные ископаемые, а вопросы устойчивой разработки требуют накопления знаний. То есть дальнейшее глубоководное исследование принесет человечеству новые технологии, расширит представления о функционировании природы и о возможностях разумного природопользования.
Вопрос защиты
Многие глубоководные экосистемы представляют собой чувствительные к изменениям уникальные биологические сообщества, существующие в сложных условиях. Они содержат множество редких и еще недостаточно изученных видов, приспособленных к жизни в экстремальной среде. Вместе с тем, глубоководные биосистемы крайне уязвимы перед загрязнениями из-за особенностей циркуляции вод в океане: токсины и микрочастицы пластика могут накапливаться здесь в больших концентрациях. Антропогенное воздействие угрожает дестабилизацией донных экосистем и вымиранием входящих в них редких видов. Сохранение уникальных глубоководных сообществ в нетронутом виде имеет фундаментальное значение для поддержания биоразнообразия планеты. Поэтому защита этих хрупких биологических структур от загрязнений является крайне важной задачей.
Что помогает исследованиям?
В силу сложности прямого наблюдения за глубоководными экосистемами на глубинах более 1 км, современные исследования ведутся с помощью специального оборудования. Прежде всего, это дистанционно управляемые подводные аппараты – дроны и роботы, оснащённые мощными камерами и датчиками, которые позволяют проводить видеосъёмку, сбор образцов грунта, флоры и фауны, а также измерения физико-химических параметров на значительных глубинах. Для более детального изучения используют малогабаритные автономные станции, дрейфующие в толще воды. Также важную роль играют акустические съёмки дна. Благодаря таким сложным технологиям науке удаётся раскрывать тайны глубоководных экосистем и их роль в жизни планеты даже на больших глубинах.
Чем заняты учёные?
Исследователи, изучающие глубоководные экосистемы, проводят значительную работу по систематизации и анализу накапливаемой информации. Полученные в ходе экспедиций образцы флоры и фауны, а также данные датчиков, фиксируемые на видео и в цифровом виде, тщательно каталогизируются.
Затем с помощью микроскопии и молекулярного анализа ученые идентифицируют каждый вид, определяя его филогенетические связи. На основании этого реконструируют структуру сообществ. Изучаются особенности морфологии, физиологии и поведения животных, приспособленные к жизни в экстремальных условиях. Также анализируется характер донных отложений и воды для раскрытия особенностей гидротермальных экосистем. Полученная информация затем используется для создания теоретических моделей функционирования биосферы в целом.
Кто привлекается к работе?
Исследования глубоководных экосистем носят междисциплинарный характер и в них на разных этапах задействованы ученые разных специальностей. В экспедициях участвуют биологи, занимающиеся изучением флоры и фауны, идентификацией новых видов и их поведением. Химики проводят анализ состава и свойств воды, грунтов и минералов. Геологи и геофизики исследуют строение дна океана, вулканизм и движение тектонических плит. Океанологи изучают гидродинамику и циркуляцию водных масс. В работе также принимают участие инженеры, разрабатывающие и обслуживающие современное научное оборудование, а также специалисты по обработке и анализу больших объемов, полученных данных. Международное научное сообщество тесно взаимодействует для раскрытия тайн жизни в глубинах.
Ещё много белых пятен
Несмотря на все достижения океанологов, глубоководная зона по-прежнему остается одной из наименее исследованных областей нашей планеты. Впереди ждет множество удивительных открытий, ведь лишь небольшая часть дна Мирового океана была когда-либо изучена. При дальнейшем освоении глубин мы, без сомнения, найдем новые виды организмов, проведем параллели в эволюции различных экосистем и наметим закономерности их функционирования. Возможно, откроются ранее неизвестные биохимические циклы и типы метаболизма. Нельзя исключать, что мы столкнемся с формами жизни, принципиально отличными от наземных. Кроме того, морские глубины могут скрывать ценные полезные ископаемые. Одним словом, изучение глубоководной среды продолжит расширять горизонты познания и, несомненно, принесёт множество фундаментальных открытий.
Прогресс даёт больше материала
Современные высокотехнологичные разработки существенно увеличили возможности исследования глубоководных экосистем. Беспилотные подводные аппараты оснащаются миниатюрными высокочувствительными камерами и сенсорами, способными с высоким разрешением фиксировать детали рельефа дна и поведение организмов в естественной среде без вмешательства человека. Системы гидроакустики позволяют многократно увеличить площадь создания карт и собирать данные о глубоководных сообществах.
Есть роботы, способные долго находиться в толще воды и вести мониторинг, они дают возможность проводить длительные наблюдения. Автономные обитаемые станции и субмарины позволяют ученым напрямую исследовать дно. Применение молекулярно-генетических методов расширяет возможности идентификации видов. Так высокие технологии существенно обогащают наши знания о жизни в глубоководных экосистемах.