Сгущения Жизни в глубинах океана ^
Л.И.Москалев,
доктор биологических наук Институт океанологии РАН Москва
Владимир Иванович Вернадский в основу изучения жизни в гидросфере положил понятие «густота жизни — выделение участков, ею (жизнью. — Л.М.) обогащенных» [1]. В структуре океана он обособил участки, названные им пленками (планктонной и донной) и сгущениями (усилениями) жизни (прибрежным и саргассовым). Прибрежные сгущения жизни образуются зарослями водорослей и морских трав, скоплениями моллюсков, постройками кораллов, известковых водорослей, мшанок. Как полагал Вернадский, такие сгущения жизни занимают едва ли 2% общей массы океана, остальная его часть содержит жизнь рассеянную.
За прошедшие 80 лет благодаря новой технике (буксируемым необитаемым и глубоководным обитаемым аппаратам и т.п.) изучение гидросферы Земли, в частности Мирового океана, значительно продвинулось. Сделан ряд сенсационных открытий, позволяющих говорить о сгущениях жизни не только на прибрежных мелководьях, но и на глубинах более 200 м. Это, во-первых, органогенные постройки в виде рифов и банок стеклянных губок и агерматипных азооксан-теллятных мадрепоровых кораллов (склерактиний), во-вторых, скопления фауны на полях возле горячих и холодных разгрузок флюидов, обогащенных сероводородом и метаном (вестимен-тиферы, двустворчатые моллюски, креветки, «помпейские черви» и другие животные).
Сгущения жизни в виде рифов в фотической зоне современного
© Москалев Л.И., 2008
океана хорошо известны по постройкам различных кораллов, занимающих 250 тыс. км2 поверхности океана. В палеозое это рифовые постройки археоциат, строматопорат, табулят, ругоз; в мезозое и кайнозое — скопления рудистов, мадрепоровых кораллов, губок и мшанок. Крупнейшей биоконструкцией, когда-либо существовавшей на Земле, считается риф из нижней юры, построенный стеклянными губками (хексактинеллидный) на северном шельфе моря Тетис протяженностью более 7000 км. В раннем кайнозое губочные рифы исчезают, однако в конце 80-х годов XX в. в Тихом океане в заливе Королевы Шарлотты и проливе Хекате у Юго-Западной Канады на глубинах 140— 240 м во время геофизических работ обнаружено четыре участка дна общей площадью 700 км2, занятых хексактинеллидными рифами. В 1999 г. в результате обследования рифов с двухместного обитаемого аппарата «Дельта» выяснено, что основные рифост-роители — семь видов губок (три из подкласса Нехасипо81ёа, четыре — из Lyssacinosida). Рифовые хребты достигают 7 км длины и 21 м высоты, возраст их оснований около 9 тыс. лет, сложены они из скелетов отмерших губок. Придонная температура в зоне обитания губочных рифов — 5.5 —7.3°С, соленость 33.2 — 34.2%о, скорость течения до 35 см/с. Подобные рифы обнаружены и на юге пролива Джорджия, но на глубинах 150—190 м.
В архиве лаборатории донной фауны Института океанологии РАН хранится фотография, сделанная во время 7-го рейса научно-исследовательского суд-
на «Академик Мстислав Келдыш» при погружении обитаемого аппарата «Пайсис» в северо-западной части Индийского океана (рис.1). Под фотографией, опубликованной в журнале «Природа» [2], подписано: «Сообщество сестонофагов: горгоновые и ма-дрепоровые кораллы с сидящими на них офиурами». Однако внимательное рассмотрение ее заставляет предположить с большой уверенностью, что на снимке запечатлено скопление хек-сактинеллидных губок Sarostegia oculata (Hexactinosida, определение К.Р.Табачника), образующих если не риф, то по крайней мере банку — факт, ранее неизвестный для указанных глубин. Слева от «холма» S.оculata — стеклянная губка Hyalonema sp. (на «ножке»), на вершине — морская звезда из семейства Brisingidae, внутри несколько экземпляров офиур (видны только их «руки»), у подножия — веерообразные горгоновые кораллы из семейства Primnoidae и Chrisogorgiidae (другой формы) и мелкие белые веера гидрокораллов Stylasteri-dae. По литературным данным, S.оculata распространена от 256 до 1829 м, во время упомянутого погружения «ковры» саростегии обнаружены также на глубинах 1610 и 1820 м.
Если процветание губочного рифа обеспечивают гидрохимические и гидродинамические свойства окружающих его вод, а также их продуктивность на основе фотосинтеза, то по распространению глубоководных склерактиний нет единого мнения. Основной глубоководный рифостроитель в этой группе — Lopheliapertusa, а также несколько других видов, образующих
Рис.1. Хексактинеллидные губки Б0Г0$Ьед10 осиЫа на северном склоне подводной горы Эррор (1200—1250 м). 30 января 1984 г.
Рис.2. Вестиментиферы М/Ь'а расЬур^1а на гидротермальном поле в бассейне Гуаймас Калифорнийского залива (2000 м).
* *
• 1
Т' V.
«г--
- * '¿Г ' ь'/ - Же . . ■ . А*
Л
1Л
/• '.Л : - уй^; ^ ш V
4Г »
ЧУ. V* *
' I» • -"Д- б 'Л-;, *
Рис.3. Двустворчатые моллюски РЬгеадепа кИтеп (Vesicomyidae) на ^норском склоне бассейна Гуаймас Калифорнийского залива (1581 м).
Рис.4. Мидии Bathymodiolus puteoserpentis в гидротермальном районе Логачев в Атлантическом океане (3020 м).
в Атлантическом океане и за его пределами, обычно на глубинах 200—1000 м, округлые и продолговатые рифы высотой до 40 м и площадью от 100 и более 60 тыс. м2. Наблюдения в аквариумах показали, что полипы ло-фелии захватывают и переваривают зоопланктон размером от 1 мм до 2 см; вероятно, они могут употреблять органические частицы и растворенное органическое вещество. Однако М.Ховланд считает, что все скопления глубоководных склерактиний приурочены к зонам высачивания углеводородов, где благодаря хемосинтезу накапливаются запасы пищи, потребляемой ими [3]. Иначе говоря, растворенные в придонной воде углеводороды образуют «бактериальный суп», который и служит основным источником питания. Скорее всего, L.рertusa использует различные источники питания в зависимости от места обитания.
О существовании лофелие-вых рифов в глубинах океана известно уже около 150 лет, а вот глубоководные биотопы с повышенной концентрацией восстановленных соединений, в частности сероводорода и метана (восстановительных биотопов), изучают всего 30 лет. Различают два основных типа восстановительных биотопов — гидротермы (с температурой разгружающегося флюида, иногда превышающей 400°С, и концентрацией сероводорода до десятков миллимолей на килограмм) и холодные сипы или высачива-ния (с температурой флюида от долей градуса до 45°С и концентрацией метана до 22.4 мл/л) [4].
Литература
Если стеклянные губки и скле-рактинии образуют скопления в виде рифов (число видов-ри-фостроителей при этом незначительно), то вокруг гидротерм и сипов формируются поля, объединенные в районы. В них живет 500 видов животных, десятая часть которых доминирует по биомассе в различных поселениях восстановительных биотопов. Сегодня известно более 50 гидротермальных районов с максимальной глубиной 3700 м и приблизительно столько же районов холодных сипов, достигающих глубины 7434 м [5].
Основную массу хексакти-неллидных и лофелиевых рифов составляют сестонофаги (филь-траторы), а на полях восстановительных биотопов преобладают симбиотрофы (эндо- и экзо-симбиотрофы), грейзеры, дет-ритофаги и, в меньшей степени, сестонофаги. Эндосимбиотро-фы используют питательные вещества, выделяемые внутриклеточными бактериями; экзосим-биотрофы питаются бактериями, сидящими на поверхности их тела; грейзеры «пасутся» на бактериальных матах; детрито-фаги поедают осаждающийся на дно детрит. Самая высокая биомасса в поселениях двустворчатых моллюсков в Атлантике — у представителей семейства Vе-sicomyidae на гидротермальном поле Логачев на глубине 3000 м: до 70 кг/м2 (мягкие части и раковина). Таких же величин достигают биомассы мидии ВаЩто-diolusputeoserpentis на Логачеве, Броккен Спур и Снейк Пит вплоть до глубин около 3500 м [6]; в обоих случаях в жабрах
моллюсков живут бактерии-симбионты. Сырой вес без трубки вестиментиферы Riftia pachypti- ^ Ш в Галапагосском рифте на глу- ^ бине 2460 м достигает 15 кг/м2, $ однако, по моим наблюдениям, £ биомасса этого вида в бассейне Гуаймас Калифорнийского залива на глубине 2000 м гораздо ^ выше (рис.2—4). Один из сегментов этого червеобразного животного (трофосома) заселен бактериями-симбионтами. У остальных обитателей, преобладающих в биотопах (брюхоногих моллюсков, усоногих раков, креветок, полихет), максимальная биомасса гораздо ниже, чем у двустворчатых моллюсков и вестиментифер, но не менее 1 кг/м2, что в корне меняет наше представление об обилии жизни в глубинах океана.
Еще в 1971 г. Л.А.Зенкевич с соавторами опубликовал карту «Распределение биомассы бентоса в Мировом океане (в г/м2)», основанную на анализе дночер-пательных проб, получаемых с площади 0.2—0.25 м2 с последующим пересчетом на 1 м2 [7]. В комментариях к карте утверждалось, что на огромных площадях открытых и удаленных от побережий глубоководных частей всех океанов показатели биомассы очень низкие — не превышают 1 г/м2. Биомассы более 1 кг/м2 указаны лишь для немногочисленных участков побережий краевых морей Северного полушария. Однако исследования глубоководных рифов и полей восстановительных биотопов меняют картину распределения биомасс на дне Мирового океана.«
1. Вернадский В.И. Биосфера. Л., 1926.
2. Миронов А.Н., Сагалевич А.М. Жизнь на подводных горах // Природа. 1987. №6. С.34—42.
3. HovlandM. // Terra Nova. 1990. V.2. P.8—18.
4. Гебрук А.В., Галкин С.В. Гидротермальный биотоп и гидротермальная фауна: общие положения // Биология гидротермальных систем. М., 2002.
5. Москалев Л.И. Открытие и исследование гидротерм и холодных высачиваний сероводорода и метана на дне Мирового океана // Биология гидротермальных систем. М., 2002. С.25 — 58.
6. Галкин С.В. Гидротермальные сообщества Мирового океана. М., 2002.
7. Зенкевич ЛА., Филатова ЗА, Беляев Г.М. и др. // Бюлл. Моск. об-ва испыт. Природы. Отд. биологии. 1971. Т.76. №3. С.27—33.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.