Наталья Беспалова
Все знают, что растения водоросли и цианобактерии синтезируют новое органическое вещество и одновременно производят кислород с помощью фотосинтеза. То есть, для того, чтобы кислород производился и выделялся в атмосферу, им нужен свет. В темноте фотосинтезирующие организмы кислород не производят, а поглощают, поэтому не стоит слишком сильно увлекаться разведением комнатных растений, всё хорошо в меру. Ночью в комнате, где растений слишком много, может стать душно.
В морях и океанах выделяют так называемый фотический слой . Это около 100 метров водной толщи, куда проникает свет с поверхности. Именно в этом богатом кислородом слое и производится большая часть биомассы, которая служит основой пищевой пирамиды морским обитателям.
Долгое время считалось, что в океане под полярными льдами жизни нет. В воду под ними не проникает достаточно света, чтобы нарастить приличную биомассу. Впрочем, полярные исследования первой половины XX напрочь эту теорию опровергли. Экспедиция Папанова извлекла из полыньи на Северном полюсе такое количество разнообразной фауны, что для их консервации пришлось пожертвовать личными запасами коньяка. А в точке наиболее удалённой от материков, заранее получившей мрачно-романтическое имя «полюс смерти», полярники в первый же день повстречали белого медведя. Это повергло их в шок. Хотя они и взяли с собой на всякий случай охотничьи карабины, но никто не верил всерьёз, что оружие понадобится, поэтому при высадке его просто оставили в самолёте. К счастью встреча с хозяином полярных льдов закончилась благополучно.
Понятно, что медведю нужно было что-то есть среди ледников, и наличие такого крупного хищника сразу же доказало существование в этой местности более мелкой живности, что и подтвердилось. Фотический слой подо льдом был признан вполне удовлетворительным.
Но, как выяснилось со временем, не фотическим слоем единым жив океан. В 70-е годы XX века были открыты глубоководные оазисы на основе подводных вулканов «чёрных курильщиков». Попадаются они на глубине в несколько километров, не единого лучика света туда не проникает, тем не менее, жизнь бьёт ключом. Её основу составляют хемосинтезирующие бактерии.
Источником энергии для синтеза органики является не солнечное излучение, а химические реакция окисления неорганических соединений, протекающие близ «курильщиков» . Побочным продуктом в таком случае чаще всего бывает сера, а не кислород. Впрочем, такие оазисы – большая экзотика. Их мало, они невелики по площади, расположены на огромной глубине, изолированы и существенной роли в земной биосфере не играют.
А вот на днях в журнале Science опубликовали очень любопытный материал, о микроорганизмах, которые довольно обычны в океане, однако, как выяснилось, способны производить кислород в полной темноте.
Археи Nitrosopumilus maritimus давно известны науке, как играющие важную роль в круговороте азота. Но для того, чтобы успешно участвовать в этом процессе, им необходимо поглощать много кислорода. Поэтому учёных удивляло, почему такое большое количество этих микроорганизмов встречается в обеднённых кислородом слоях воды ниже фотического слоя. Что происходит с ними в условиях нехватки кислорода, решили проверить в лаборатории. Их поместили в аквариум в полную темноту, и стали наблюдать, как они постепенно расходуют кислород на свои жизненные процессы. Сначала, как и ожидалось, уровень кислорода в воде падал, но достигнув критической точки вдруг начал снова расти.
Нельзя сказать, что Nitrosopumilus maritimus производят много кислорода, но всё же, несколько больше, чем это необходимо им самим. То есть, они обогащают окружающую среду и азотом, и кислородом.
Поскольку эти археи очень многочисленны, открытие заставляет серьёзно переосмыслить представления о химических циклах в земной биосфере. Учёные уже планируют экспедицию, чтобы отследить процесс не только в лабораторных условиях, но и в различных точках океана по всему миру.
Использованы фото из открытых источников
См. также:
Газовые пузырьки в вулканических породах – прототип живой клетки
Бактерии-мутанты сделают нашу планету чище
Кот настоятельно рекомендует подписываться на журнал "Наука и Техника"
Путеводитель по каналу «Кот-учёный». 2021
#наука #биология #океанология #микроорганизмы #открытия #интересные факты